タンパク質の品質制御因子UBE2Oによるクライアント選択のメカニズム

E2/E3酵素UBE2Oユビキチン化された多様なクライアントは、エリスポイジー中の品質制御のためのアセンブされていない「孤児」タンパク質の標的とリボソームを除去するなど、重要なプロセスを媒介します。UBE2Oなどの品質管理要因は、異種の機能に基づいてクライアントを選択する方法がほとんど不明です。ここでは、UBE2Oクライアントの選択がユビキチン結合と補因子NAP1L1によって調節されていることを示します。クライアントに単一のユビキチンを取り付けると、UBE2O結合とマルチモノユビキチン化が強化されます。UBE2Oは、クライアントのサブセットをリクルートするためのアダプターとしてヒストンシャペロンNAP1L1を再利用します。NAP1L1との複合体におけるヒトUBE2Oのcryo-em構造は、本質的に反応性のあるUBCドメインによって自己阻害される順応性のあるクライアントリクルートメントインターフェイスを明らかにします。ユビキチン化されたクライアントを追加すると、クライアントの選択に必要な明確なユビキチン結合SH3様ドメインが識別されます。私たちの調査結果は、多価とフィードフォワードメカニズムがタンパク質品質制御クライアントの選択をどのように促進するかを明らかにしています。

The E2/E3 enzyme UBE2O ubiquitylates diverse clients to mediate important processes, including targeting unassembled 'orphan' proteins for quality control and clearing ribosomes during erythropoiesis. How quality-control factors, such as UBE2O, select clients on the basis of heterogeneous features is largely unknown. Here, we show that UBE2O client selection is regulated by ubiquitin binding and a cofactor, NAP1L1. Attaching a single ubiquitin onto a client enhances UBE2O binding and multi-mono-ubiquitylation. UBE2O also repurposes the histone chaperone NAP1L1 as an adapter to recruit a subset of clients. Cryo-EM structures of human UBE2O in complex with NAP1L1 reveal a malleable client recruitment interface that is autoinhibited by the intrinsically reactive UBC domain. Adding a ubiquitylated client identifies a distinct ubiquitin-binding SH3-like domain required for client selection. Our findings reveal how multivalency and a feed-forward mechanism drive the selection of protein quality-control clients.