stringtranslate.com

NEDD8

NEDD8 es una proteína que en humanos está codificada por el gen NEDD8 . [5] [6] (en Saccharomyces cerevisiae esta proteína se conoce como Rub1 ) Esta proteína similar a la ubiquitina (UBL) se conjuga covalentemente con un número limitado de proteínas celulares, en un proceso llamado NEDDilación similar a la ubiquitinación . El NEDD8 humano comparte una identidad de secuencia de aminoácidos del 60% con la ubiquitina. Los principales sustratos conocidos de la modificación de NEDD8 son las subunidades de cullina de las ubiquitina ligasas E3 basadas en cullina, que están activas solo cuando están NEDDiladas. Su NEDDilación es fundamental para el reclutamiento de E2 en el complejo ligasa, facilitando así la conjugación de ubiquitina. Por tanto, la modificación de NEDD8 se ha implicado en la progresión del ciclo celular y la regulación del citoesqueleto.

Activación y conjugación

Al igual que con la ubiquitina y SUMO, NEDD8 se conjuga con proteínas celulares después de que se procesa su cola C-terminal. La enzima E1 activadora de NEDD8 es un heterodímero compuesto por las subunidades APPBP1 y UBA3. [7] La ​​enzima APPBP1 /UBA3 tiene homología con las mitades N y C-terminales de la enzima ubiquitina E1, respectivamente. La subunidad UBA3 contiene el centro catalítico y activa NEDD8 en una reacción dependiente de ATP formando un intermediario tioléster de alta energía. El NEDD8 activado se transfiere posteriormente a la enzima UbcH12 E2 y luego se conjuga con sustratos específicos en presencia de las ligasas E3 apropiadas.

Sustratos para NEDD8

Como lo revisaron Brown et al., [8] los sustratos de NEDD8 activado mejor caracterizados son las cullinas (CUL1, 2, 3, 4A, 4B, 5 y 7 y PARC en células humanas), que sirven como andamios moleculares para cullin- RING ubiquitina ligasas (CRL). La neddylación da como resultado la conjugación covalente de un resto NEDD8 en un residuo de lisina cullina conservado . [9] La neddylación de Cullin aumenta la actividad de ubiquitilación de CRL a través de cambios conformacionales que optimizan la transferencia de ubiquitina a las proteínas diana.

Eliminación

Existen varias proteasas diferentes que pueden eliminar NEDD8 de los conjugados de proteínas. Las proteasas UCHL1, UCHL3 y USP21 tienen doble especificidad por NEDD8 y ubiquitina. Las proteasas específicas para la eliminación de NEDD8 son el señalosoma COP9 que elimina NEDD8 de la subunidad CUL1 de las ubiquitina ligasas SCF y NEDP1 (o DEN1, SENP8). [10]

Papel en la reparación del ADN.

Como lo muestran Brown et al., [8] la acumulación de NEDD8 en los sitios dañados en el ADN es un proceso altamente dinámico. La neddylación es necesaria durante un período corto de la subvía de reparación global del genoma (GGR) de la reparación por escisión de nucleótidos del ADN (NER). En GGR de NER, después de que la irradiación UV causa daño al ADN, NEDD8 activa Cul4A en el complejo de proteína de unión al daño del ADN 2 ( DDB2 ), y esto permite que GGR-NER proceda a eliminar el daño. [11]

Neddylation también desempeña un papel en la reparación de roturas de doble cadena. [8] La unión de extremos no homólogos (NHEJ) es una vía de reparación del ADN que se utiliza con frecuencia para reparar roturas de doble hebra del ADN. El primer paso en esta vía depende del heterodímero Ku70/Ku80 que forma una estructura de anillo altamente estable que rodea los extremos del ADN. [12] Pero el heterodímero Ku debe eliminarse cuando se completa NHEJ, o bloqueará la transcripción o replicación. El heterodímero Ku se ubiquitila de manera dependiente del daño al ADN y de la nedilación para promover la liberación de Ku y otros factores NHEJ del sitio de reparación una vez completado el proceso. [8]

En la quimioterapia del cáncer

Como lo discutieron Jin y Roberston en su revisión, [13] el silenciamiento de un gen de reparación del ADN mediante hipermetilación de su promotor puede ser un paso muy temprano en la progresión hacia el cáncer. Se propone que el silenciamiento genético de un gen de reparación del ADN a nivel de transcripción actúe de manera similar a una mutación de la línea germinal en un gen de reparación del ADN. La pérdida de la capacidad de reparación del ADN por cualquiera de los mecanismos introduce inestabilidad en el genoma y predispone a la célula y a sus descendientes a la progresión al cáncer. Los genes de reparación del ADN silenciados epigenéticamente ocurren con frecuencia en los 17 cánceres más comunes (ver, por ejemplo, Frecuencia de hipermetilación de los genes de reparación del ADN en el cáncer ). [13]

Como se mencionó anteriormente, el NEDD8 activado es necesario en dos vías de reparación del ADN: NER y NHEJ . Si se inhibe la activación de NEDD8, las células con deficiencia inducida de NER o NHEJ pueden morir debido a una reparación deficiente del ADN que conduce a la acumulación de daños en el ADN. El efecto de la inhibición de NEDD8 puede ser mayor para las células cancerosas que para las células normales si las células cancerosas son independientemente deficientes en la reparación del ADN debido al silenciamiento epigenético previo de los genes de reparación del ADN activos en vías alternativas (ver letalidad sintética ).

Pevonedistat (MLN4924), un fármaco que inhibe la activación de NEDD8, ha demostrado un efecto terapéutico significativo en cuatro ensayos clínicos de cáncer de fase I en 2015-2016. Estos incluyen ensayos de pevonedistat contra la leucemia mieloide aguda y los síndromes mielodisplásicos, [14] mieloma o linfoma múltiple en recaída/refractario, [15] melanoma metastásico, [16] y tumores sólidos avanzados. [17]

En estudios preclínicos

Neddylación de PPARγ

PPARγ tiene un papel crucial en la adipogénesis y la acumulación de lípidos dentro de los adipocitos (células grasas). [18] NEDD8 activado estabiliza PPARγ, lo que permite una mayor adipogénesis. En experimentos con ratones, Pevonedistat , un fármaco que inhibe la activación de NEDD8, previno la obesidad y la intolerancia a la glucosa inducidas por una dieta alta en grasas. [18]

NF-κB y NEDD8

La actividad transcripcional de NF-κB está regulada principalmente por la interacción física con las proteínas inhibidoras IκB (IκBα e IκBβ), que previene su translocación nuclear. [19] La degradación de la subunidad IκBα de IκB está mediada por la ubiquitinación, y esta ubiquitinación depende de la neddylación. [20] Pevonedistat (MLN4924) inhibe la activación de NEDD8, que luego inhibe la ubiquitinación de IκBα, y esto inhibe la translocación de NF-κB al núcleo. [19]

El pevonedistat, a través de sus efectos sobre NF-κB y un objetivo de NF-κB (microARN-155), prolongó la supervivencia de ratones injertados con células leucémicas. [19]

Cáncer colonrectal

Se descubrió que la inhibición de la activación de NEDD8 por pevonedistat induce la detención del crecimiento y la apoptosis en 16/122 (13%) líneas celulares de cáncer colorrectal (CCR). Análisis adicionales en xenoinjertos tumorales derivados de pacientes revelaron que el pevonedistat es eficaz en el CCR mucinoso de alto grado y poco diferenciado. [21]

Interacciones

Se ha demostrado que NEDD8 interactúa con:

Referencias

  1. ^ abc ENSG00000285246 GRCh38: Ensembl lanzamiento 89: ENSG00000129559, ENSG00000285246 - Ensembl , mayo de 2017
  2. ^ abc GRCm38: Ensembl lanzamiento 89: ENSMUSG00000010376 - Ensembl , mayo de 2017
  3. ^ "Referencia humana de PubMed:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  4. ^ "Referencia de PubMed del ratón:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  5. ^ Kamitani T, Kito K, Nguyen HP, Yeh ET (noviembre de 1997). "Caracterización de NEDD8, una proteína similar a la ubiquitina regulada negativamente en el desarrollo". La Revista de Química Biológica . 272 (45): 28557–62. doi : 10.1074/jbc.272.45.28557 . PMID  9353319.
  6. ^ "Entrez Gene: célula precursora neural NEDD8 expresada, 8 regulada negativamente en el desarrollo".
  7. ^ Walden H, Podgorski MS, Huang DT, Miller DW, Howard RJ, Minor DL, Holton JM, Schulman BA (diciembre de 2003). "La estructura del complejo APPBP1-UBA3-NEDD8-ATP revela la base para la activación selectiva de proteínas similares a ubiquitina por parte de un E1". Célula molecular . 12 (6): 1427–37. doi : 10.1016/s1097-2765(03)00452-0 . PMID  14690597.
  8. ^ abcd Brown JS, Lukashchuk N, Sczaniecka-Clift M, Britton S, le Sage C, Calsou P, Beli P, Galanty Y, Jackson SP (mayo de 2015). "Neddylation promueve la ubiquitilación y la liberación de Ku de los sitios dañados en el ADN". Informes celulares . 11 (5): 704–14. doi :10.1016/j.celrep.2015.03.058. PMC 4431666 . PMID  25921528. 
  9. ^ Pan ZQ, Kentsis A, Dias DC, Yamoah K, Wu K (marzo de 2004). "Nedd8 sobre cullin: construcción de una autopista hacia la destrucción de proteínas". Oncogén . 23 (11): 1985–97. doi : 10.1038/sj.onc.1207414 . PMID  15021886.
  10. ^ "Descripción general de los reactivos NEDD8 de Boston Biochem". Archivado desde el original el 2 de mayo de 2008 . Consultado el 29 de abril de 2008 .
  11. ^ Groisman R, Polanowska J, Kuraoka I, Sawada J, Saijo M, Drapkin R, Kisselev AF, Tanaka K, Nakatani Y (mayo de 2003). "La actividad de la ubiquitina ligasa en los complejos DDB2 y CSA está regulada diferencialmente por el signalosoma COP9 en respuesta al daño del ADN". Celúla . 113 (3): 357–67. doi : 10.1016/s0092-8674(03)00316-7 . PMID  12732143.
  12. ^ Walker JR, Corpina RA, Goldberg J (agosto de 2001). "Estructura del heterodímero Ku unido al ADN y sus implicaciones para la reparación de roturas de doble hebra". Naturaleza . 412 (6847): 607–14. Código Bib :2001Natur.412..607W. doi :10.1038/35088000. PMID  11493912. S2CID  4371575.
  13. ^ ab Jin B, Robertson KD (2013). "ADN metiltransferasas, reparación de daños en el ADN y cáncer". Alteraciones epigenéticas en la oncogénesis . Avances en Medicina y Biología Experimentales. vol. 754, págs. 3–29. doi :10.1007/978-1-4419-9967-2_1. ISBN 978-1-4419-9966-5. PMC  3707278 . PMID  22956494.
  14. ^ Swords RT, Erba HP, DeAngelo DJ, Bixby DL, Altman JK, Maris M, Hua Z, Blakemore SJ, Faessel H, Sedarati F, Dezube BJ, Giles FJ, Medeiros BC (mayo de 2015). "Pevonedistat (MLN4924), el primer inhibidor de la enzima activadora de NEDD8 en su clase, en pacientes con leucemia mieloide aguda y síndromes mielodisplásicos: un estudio de fase 1" (PDF) . Revista británica de hematología . 169 (4): 534–43. doi : 10.1111/bjh.13323 . hdl :2027.42/111220. PMID  25733005.
  15. ^ Shah JJ, Jakubowiak AJ, O'Connor OA, Orlowski RZ, Harvey RD, Smith MR, Lebovic D, Diefenbach C, Kelly K, Hua Z, Berger AJ, Mulligan G, Faessel HM, Tirrell S, Dezube BJ, Lonial S (Enero de 2016). "Estudio de fase I del nuevo inhibidor de la enzima activadora de NEDD8 en investigación, pevonedistat (MLN4924) en pacientes con linfoma o mieloma múltiple en recaída o refractario". Investigación clínica del cáncer . 22 (1): 34–43. doi :10.1158/1078-0432.CCR-15-1237. PMC 5694347 . PMID  26561559. 
  16. ^ Bhatia S, Pavlick AC, Boasberg P, Thompson JA, Mulligan G, Pickard MD, Faessel H, Dezube BJ, Hamid O (agosto de 2016). "Un estudio de fase I del inhibidor de la enzima activadora de NEDD8 pevonedistat (TAK-924 / MLN4924) en investigación en pacientes con melanoma metastásico". Nuevos medicamentos en investigación . 34 (4): 439–49. doi :10.1007/s10637-016-0348-5. PMC 4919369 . PMID  27056178. 
  17. ^ Sarantopoulos J, Shapiro GI, Cohen RB, Clark JW, Kauh JS, Weiss GJ, Cleary JM, Mahalingam D, Pickard MD, Faessel HM, Berger AJ, Burke K, Mulligan G, Dezube BJ, Harvey RD (febrero de 2016). "Estudio de fase I del inhibidor de la enzima activadora de NEDD8 pevonedistat (TAK-924 / MLN4924) en pacientes con tumores sólidos avanzados". Investigación clínica del cáncer . 22 (4): 847–57. doi : 10.1158/1078-0432.CCR-15-1338 . PMID  26423795.
  18. ^ ab Park HS, Ju UI, Park JW, Song JY, Shin DH, Lee KH, Jeong LS, Yu J, Lee HW, Cho JY, Kim SY, Kim SW, Kim JB, Park KS, Chun YS (agosto de 2016) . "La neddylación de PPARγ esencial para la adipogénesis es un objetivo potencial para el tratamiento de la obesidad". Muerte y diferenciación celular . 23 (8): 1296–311. doi :10.1038/cdd.2016.6. PMC 4947677 . PMID  26990658. 
  19. ^ abc Khalife J, Radomska HS, Santhanam R, Huang X, Neviani P, Saultz J, Wang H, Wu YZ, Alachkar H, Anghelina M, Dorrance A, Curfman J, Bloomfield CD, Medeiros BC, Perrotti D, Lee LJ, Lee RJ, Caligiuri MA, Pichiorri F, Croce CM, Garzón R, Guzman ML, Mendler JH, Marcucci G (octubre de 2015). "Dirección farmacológica de miR-155 a través del inhibidor de la enzima activadora de NEDD8 MLN4924 (Pevonedistat) en la leucemia mieloide aguda FLT3-ITD". Leucemia . 29 (10): 1981–92. doi :10.1038/leu.2015.106. PMC 4868182 . PMID  25971362. 
  20. ^ Frolova MA, Gudkova RG, Bol'shukhina LA, Novoselova VN (octubre de 1978). "[Fenómeno de mejora en ratones con trasplante de corazón heterotópico]". Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii, I Inmunobiologii . 20 (10): 36–40. PMID  85397.
  21. ^ Picco G, Petti C, Sassi F, Grillone K, Migliardi G, Rossi T, Isella C, Di Nicolantonio F, Sarotto I, Sapino A, Bardelli A , Trusolino L, Bertotti A, Medico E (febrero de 2017). "Eficacia de la inhibición de la vía NEDD8 en modelos preclínicos de cáncer colorrectal clínicamente agresivo y poco diferenciado". Revista del Instituto Nacional del Cáncer . 109 (2): djw209. doi : 10.1093/jnci/djw209 . hdl : 2318/1618636 . PMID  27771609.
  22. ^ Antenos M, Casper RF, Brown TJ (noviembre de 2002). "La interacción con Nedd8, una proteína similar a la ubiquitina, mejora la actividad transcripcional del receptor de aril hidrocarburo". La Revista de Química Biológica . 277 (46): 44028–34. doi : 10.1074/jbc.M202413200 . PMID  12215427.
  23. ^ Hipp MS, Raasi S, Groettrup M, Schmidtke G (abril de 2004). "NEDD8 ultimate buster-1L interactúa con la proteína FAT10 similar a la ubiquitina y acelera su degradación". La Revista de Química Biológica . 279 (16): 16503–10. doi : 10.1074/jbc.M310114200 . PMID  14757770.
  24. ^ Kamitani T, Kito K, Fukuda-Kamitani T, Yeh ET (diciembre de 2001). "Dirección de NEDD8 y sus conjugados para la degradación proteasomal por NUB1". La Revista de Química Biológica . 276 (49): 46655–60. doi : 10.1074/jbc.M108636200 . PMID  11585840.
  25. ^ ab Gong L, Yeh ET (abril de 1999). "Identificación de las enzimas activadoras y conjugadoras de la vía de conjugación NEDD8". La Revista de Química Biológica . 274 (17): 12036–42. doi : 10.1074/jbc.274.17.12036 . PMID  10207026.
  26. ^ Wada H, Kito K, Caskey LS, Yeh ET, Kamitani T (octubre de 1998). "Escisión del extremo C de NEDD8 por UCH-L3". Comunicaciones de investigación bioquímica y biofísica . 251 (3): 688–92. doi :10.1006/bbrc.1998.9532. PMID  9790970.

Otras lecturas