ヌクレオチド代謝遺伝子の変異は、PNG-1/NGLY1欠損カエノルハブディティスエレガンスのプロテアソーム欠陥をバイパスします

保存されたSKN-1A/NRF1転写因子は、プロテアソームサブユニット遺伝子の発現を調節し、動物の発達、老化、ストレス反応における適切なプロテアソーム機能の維持に不可欠です。転写因子の中で珍しいSKN-1A/NRF1は、小胞体（ER）で合成される糖タンパク質です。N-グリコシル化SKN-1A/NRF1はERを出ており、PNG-1/Ngly1ペプチド：N-グリカーナーゼによってサイトゾルでdeglycosylatedを使用します。脱グリコシル化は、プロテアソームサブユニット遺伝子のSKN-1A/NRF1転写活性化に必要なN-グリコシル化アスパラギン残基をアスパラギン酸に変換することにより、SKN-1A/NRF1のタンパク質配列を編集します。ペプチドのホモ接合性喪失変異：N-グリカーナーゼ（Ngly1）遺伝子は、グリ1欠乏症であり、グリコシル化の先天性障害を引き起こします。NGLY1欠乏に対する効果的な治療法はありません。SKN-1A/NRF1はNGLY1の主要なクライアントであるため、結果として生じるプロテアソーム欠損はNGLY1疾患に寄与します。私たちは、治療の新しい手段を示す可能性のあるNGLY1欠乏症のプロテアソーム機能障害の緩和の標的を特定しようとしました。Caenorhabditis elegansにおけるNGLY1オーソログPNG-1の不活性化によって引き起こされるプロテアソーム阻害剤に対する感度を抑制する変異を分離しました。RSKS-1、TALD-1、およびENT-4の3つの保存された遺伝子に影響を与える複数の抑制変異を特定しました。抑制因子は、SKN-1/NRFに依存しないメカニズムを介して作用し、プロテアソーム機能障害の改善と一致するタンパク質症の利点を付与することを示します。ENT-4は腸ヌクレオシド/ヌクレオチド輸送体をコードし、ヌクレオチドの利用可能性の制限が有益であることを示しますが、ヌクレオチドが豊富な食事はPNG-1/NGLY1欠損C.エレガンのプロテアソーム機能障害を悪化させます。我々の発見は、ヌクレオチドの利用可能性を変化させる食事または薬理学的介入が、NGLY1欠乏症およびプロテアソーム機能障害に関連する他の疾患のプロテアソーム不足を緩和する可能性があることを示唆しています。

The conserved SKN-1A/Nrf1 transcription factor regulates the expression of proteasome subunit genes and is essential for maintenance of adequate proteasome function in animal development, aging, and stress responses. Unusual among transcription factors, SKN-1A/Nrf1 is a glycoprotein synthesized in the endoplasmic reticulum (ER). N-glycosylated SKN-1A/Nrf1 exits the ER and is deglycosylated in the cytosol by the PNG-1/NGLY1 peptide:N-glycanase. Deglycosylation edits the protein sequence of SKN-1A/Nrf1 by converting N-glycosylated asparagine residues to aspartate, which is necessary for SKN-1A/Nrf1 transcriptional activation of proteasome subunit genes. Homozygous loss-of-function mutations in the peptide:N-glycanase (NGLY1) gene cause NGLY1 deficiency, a congenital disorder of deglycosylation. There are no effective treatments for NGLY1 deficiency. Since SKN-1A/Nrf1 is a major client of NGLY1, the resulting proteasome deficit contributes to NGLY1 disease. We sought to identify targets for mitigation of proteasome dysfunction in NGLY1 deficiency that might indicate new avenues for treatment. We isolated mutations that suppress the sensitivity to proteasome inhibitors caused by inactivation of the NGLY1 ortholog PNG-1 in Caenorhabditis elegans. We identified multiple suppressor mutations affecting 3 conserved genes: rsks-1, tald-1, and ent-4. We show that the suppressors act through a SKN-1/Nrf-independent mechanism and confer proteostasis benefits consistent with amelioration of proteasome dysfunction. ent-4 encodes an intestinal nucleoside/nucleotide transporter, and we show that restriction of nucleotide availability is beneficial, whereas a nucleotide-rich diet exacerbates proteasome dysfunction in PNG-1/NGLY1-deficient C. elegans. Our findings suggest that dietary or pharmacological interventions altering nucleotide availability have the potential to mitigate proteasome insufficiency in NGLY1 deficiency and other diseases associated with proteasome dysfunction.