自閉症結合UBE3A T485A変異体E3ユビキチンリガーゼは、プロテアソームを阻害することによりWnt/β-カテニン経路を活性化します

UBE3Aは、機能障害が自閉症、エンジェルマン症候群、および癌に関連しているヘクトドメインE3ユビキチンリガーゼです。最近、UBE3A活性のリン酸化制御を破壊するDe Novo自閉症結合UBE3A変異体（UBE3AT485A）を特徴づけました。定量的プロテオミクスおよびレポーターアッセイにより、UBE3AT485Aタンパク質は複数のプロテアソームサブユニットをユビキチン化し、プロテアソームサブユニットの存在量と活性を低下させ、核β-カテニンを安定させ、野生型UBE3Aよりも標準的なWNTシグナル伝達を刺激することがわかりました。また、UBE3AT485Aは、進行中のWNTシグナル伝達のレベルが低い細胞でWNTシグナル伝達を大幅に活性化し、基底WNT活性が低い細胞がUBE3AT485A変異に対して特に脆弱であることを示唆しています。リガーゼDEAD UBE3Aは、WNT経路の活性化を刺激しませんでした。いくつかのプロテアソームサブユニットの過剰発現は、Wntシグナル伝達に対するUBE3AT485Aの効果を逆転させました。また、UBE3Aと相互作用し、WNTシグナル伝達に影響を与えるサブユニットは、19S調節粒子の片側に沿って配置されており、以前に認識されていなかった空間組織がプロテアソームに示されていることを観察しました。全体として、我々の発見は、UBE3Aが細胞のコンテキスト依存的にWNTシグナル伝達を調節し、自閉症結合変異がこれらのシグナル伝達効果を悪化させることを示しています。私たちの研究は、UBE3Aの関与の獲得または機能の喪失に関連するヒト障害に幅広い意味を持ち、機能不全のUBE3Aがプロテアソーム活性に敏感な追加のタンパク質と経路に影響を与える可能性があることを示唆しています。

UBE3A is a HECT domain E3 ubiquitin ligase whose dysfunction is linked to autism, Angelman syndrome, and cancer. Recently, we characterized a de novo autism-linked UBE3A mutant (UBE3AT485A) that disrupts phosphorylation control of UBE3A activity. Through quantitative proteomics and reporter assays, we found that the UBE3AT485A protein ubiquitinates multiple proteasome subunits, reduces proteasome subunit abundance and activity, stabilizes nuclear β-catenin, and stimulates canonical Wnt signaling more effectively than wild-type UBE3A. We also found that UBE3AT485A activates Wnt signaling to a greater extent in cells with low levels of ongoing Wnt signaling, suggesting that cells with low basal Wnt activity are particularly vulnerable to UBE3AT485A mutation. Ligase-dead UBE3A did not stimulate Wnt pathway activation. Overexpression of several proteasome subunits reversed the effect of UBE3AT485A on Wnt signaling. We also observed that subunits that interact with UBE3A and affect Wnt signaling are located along one side of the 19S regulatory particle, indicating a previously unrecognized spatial organization to the proteasome. Altogether, our findings indicate that UBE3A regulates Wnt signaling in a cell context-dependent manner and that an autism-linked mutation exacerbates these signaling effects. Our study has broad implications for human disorders associated with UBE3A gain or loss of function and suggests that dysfunctional UBE3A might affect additional proteins and pathways that are sensitive to proteasome activity.