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:
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