ユビキチノミクス：基礎研究と創薬における歴史、方法、およびアプリケーション

ユビキチン - プロテアソームシステム（UPS）は約40年前に発見され、タンパク質の恒常性を含む多数の細胞プロセスを調節することが知られています。ユビキチン化タンパク質は、下流エフェクターによって認識され、タンパク質の存在量、活性、または局在の変化をもたらします。当然のことながら、ユビキチン化機械は、癌や神経変性を含む多くの疾患で調節不全になっています。質量分析（MS）ベースのプロテオミクスは、タンパク質のユビキチン化を公平に特徴付けるための変革技術として浮上しています。ここでは、タンパク質ユビキチン化を研究するためのさまざまなMSベースのアプローチの概要を説明します。ペプチドまたはタンパク質レベルでユビキチン修飾を濃縮して定量化するためのさまざまな方法を確認し、MSの獲得の概要、データ処理のアプローチを概説し、重要な課題について議論します。最後に、MSベースのユビキチノミクスが基本的な生物学と創薬研究の両方をどのように支援できるかを調べます。

The ubiquitin-proteasome system (UPS) was discovered about 40 years ago and is known to regulate a multitude of cellular processes including protein homeostasis. Ubiquitylated proteins are recognized by downstream effectors, resulting in alterations of protein abundance, activity, or localization. Not surprisingly, the ubiquitylation machinery is dysregulated in numerous diseases, including cancers and neurodegeneration. Mass spectrometry (MS)-based proteomics has emerged as a transformative technology for characterizing protein ubiquitylation in an unbiased fashion. Here, we provide an overview of the different MS-based approaches for studying protein ubiquitylation. We review various methods for enriching and quantifying ubiquitin modifications at the peptide or protein level, outline MS acquisition, and data processing approaches and discuss key challenges. Finally, we examine how MS-based ubiquitinomics can aid both basic biology and drug discovery research.