UBE2V1は、K63ユビキチン化を通じてユビキチンプロテアソームシステムのパフォーマンスを部分的に調節することにより、タンパク質凝集を積極的に調節します

理論的根拠：タンパク質の品質制御の侵害は、心臓のタンパク質毒性の細胞内タンパク質凝集体を引き起こし、心臓病と心不全につながる可能性があります。参加者を定義し、心臓タンパク質凝集の根本的なメカニズムを理解することは、治療標的を求めるために重要です。凝集プロセスの新規エフェクターを特定するために設計されたゲノム全体のスクリーニングで、UBE2V1（ユビキチン結合酵素E2バリアント1）を特定しました。しかし、心筋細胞におけるその役割は未定義です。 目的：UBE2V1が、変異αBクリスタリン（CRYABR120G）の心筋細胞発現によって引き起こされるタンパク質凝集を調節するかどうかを評価し、UBE2V1がその効果を発揮する方法を特定します。 方法と結果：新生児のラット心室心筋細胞に、野生型Cryab（CryAbt）またはCryabr120Gを発現するアデノウイルスに感染しました。その後、損失および機能獲得実験が実施されました。ube2v1ノックダウンは、cryabr120g発現によって引き起こされる凝集蓄積を減少させました。UBE2V1の過剰発現は、cryabwtおよびcryabr120g発現新生児ラット心室心筋細胞の凝集形成を促進しました。ユビキチンプロテアソーム系のパフォーマンスは、ユビキチンプロテアソームシステムレポータータンパク質を使用して分析されました。UBE2V1ノックダウンは、ユビキチンプロテアソーム系のパフォーマンスを改善し、CryABR120G心筋細胞の不溶性ユビキチン化タンパク質の分解を促進しましたが、オートファジーフラックスを変化させませんでした。UBE2V1発現により調節されたLys（K）63リンクユビキチン化は、タンパク質凝集を強化し、タンパク質凝集形成の調節におけるUBE2V1の機能に寄与しました。AAV9（Adeno関連ウイルス9）を使用して心筋細胞でUBE2V1のみをノックアウトして、心臓特異的CAS9マウスでUBE2V1に対して多重化された単一ガイドRNAを提供し、CryAbR120G誘発性タンパク質凝集、改善された心臓機能、および寿命の長い寿命を緩和しました。 結論：UBE2V1は、タンパク質凝集の形成において重要な役割を果たします。部分的には、タンパク質毒性刺激中のK63ユビキチン化を強化します。UBE2V1の阻害は、オートファジーではなくユビキチンプロテアソームシステムのパフォーマンスを強化することにより、CRYABR120G誘導凝集形成を減少させ、心臓タンパク症を治療するための新しい治療標的を提供する可能性があります。

RATIONALE: Compromised protein quality control can result in proteotoxic intracellular protein aggregates in the heart, leading to cardiac disease and heart failure. Defining the participants and understanding the underlying mechanisms of cardiac protein aggregation is critical for seeking therapeutic targets. We identified Ube2v1 (ubiquitin-conjugating enzyme E2 variant 1) in a genome-wide screen designed to identify novel effectors of the aggregation process. However, its role in the cardiomyocyte is undefined. OBJECTIVE: To assess whether Ube2v1 regulates the protein aggregation caused by cardiomyocyte expression of a mutant αB crystallin (CryABR120G) and identify how Ube2v1 exerts its effect. METHODS AND RESULTS: Neonatal rat ventricular cardiomyocytes were infected with adenoviruses expressing either wild-type CryAB (CryABWT) or CryABR120G. Subsequently, loss- and gain-of-function experiments were performed. Ube2v1 knockdown decreased aggregate accumulation caused by CryABR120G expression. Overexpressing Ube2v1 promoted aggregate formation in CryABWT and CryABR120G-expressing neonatal rat ventricular cardiomyocytes. Ubiquitin proteasome system performance was analyzed using a ubiquitin proteasome system reporter protein. Ube2v1 knockdown improved ubiquitin proteasome system performance and promoted the degradation of insoluble ubiquitinated proteins in CryABR120G cardiomyocytes but did not alter autophagic flux. Lys (K) 63-linked ubiquitination modulated by Ube2v1 expression enhanced protein aggregation and contributed to Ube2v1's function in regulating protein aggregate formation. Knocking out Ube2v1 exclusively in cardiomyocytes by using AAV9 (adeno-associated virus 9) to deliver multiplexed single guide RNAs against Ube2v1 in cardiac-specific Cas9 mice alleviated CryABR120G-induced protein aggregation, improved cardiac function, and prolonged lifespan in vivo. CONCLUSIONS: Ube2v1 plays an important role in protein aggregate formation, partially by enhancing K63 ubiquitination during a proteotoxic stimulus. Inhibition of Ube2v1 decreases CryABR120G-induced aggregate formation through enhanced ubiquitin proteasome system performance rather than autophagy and may provide a novel therapeutic target to treat cardiac proteinopathies.