東京理工大學(xué)的研究人員已經(jīng)破解了泛素特異性蛋白酶 8 (USP8) 酶活性調(diào)節(jié)的分子機(jī)制。USP8 與庫欣病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)。他們在酶上發(fā)現(xiàn)了一個與其催化區(qū)域相互作用的自抑制區(qū)域。他們還提供了關(guān)于 USP8 突變導(dǎo)致的自身抑制釋放是庫欣病背后的根本原因的第一個證據(jù)。他們的發(fā)現(xiàn)對于了解庫欣病的發(fā)病機(jī)制可能是無價的。
庫欣病是由體內(nèi)過量的類固醇激素皮質(zhì)醇引起的(圖 1)，它影響著全世界成千上萬的人，并且一直是廣泛醫(yī)學(xué)研究的主題。開發(fā)靶向療法來治療庫欣病需要對其潛在的分子機(jī)制有透徹的了解。在分子水平上，泛素特異性蛋白酶 8 (USP8)(一種從蛋白質(zhì)中裂解泛素的去泛素化酶)的突變與庫欣病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)。
通常，USP8 與一類稱為 14-3-3 的銜接蛋白結(jié)合以進(jìn)行抑制。庫欣病中 USP8 的突變消除了 USP8 與 14-3-3 的這種結(jié)合，這會導(dǎo)致刺激皮質(zhì)醇產(chǎn)生的促腎上腺皮質(zhì)激素分泌過多——這是庫欣病的標(biāo)志。然而，關(guān)于這些突變對 USP8 功能影響的細(xì)節(jié)知之甚少。
因此，東京工業(yè)大學(xué)(Tokyo Tech)的一組研究人員深入研究了 USP8 的分子構(gòu)成和工作原理，希望找到針對庫欣病的治療靶點(diǎn)。領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的東京工業(yè)大學(xué)創(chuàng)新研究所細(xì)胞生物學(xué)中心助理教授 Toshiaki Fukushima 博士解釋了他們研究背后的動機(jī)，他說：“我們已經(jīng)在探索突變的 USP8 在庫欣病中的作用。了解突變對其活性調(diào)節(jié)的影響自然是我們研究的下一步。”
研究人員發(fā)現(xiàn)，野生型 USP8 在其 1118 個殘基長的氨基酸序列中從 645 到 684 位擁有一個獨(dú)特的氨基酸區(qū)域，該區(qū)域具有自身抑制特性(圖 2)。發(fā)現(xiàn)該區(qū)域形成了類似WW的域結(jié)構(gòu)。為了進(jìn)一步探索，他們進(jìn)行了生化分析，包括熒光共振能量轉(zhuǎn)移測量和計算機(jī)對接模擬，并觀察到 ??WW 樣結(jié)構(gòu)域與 USP8 的催化結(jié)構(gòu)域結(jié)合以縮小形成泛素結(jié)合口袋的入口。 USP8 去泛素化反應(yīng)中的重要位點(diǎn)。
接下來，研究人員發(fā)現(xiàn)通過 14-3-3 蛋白介導(dǎo)的 USP8 活性抑制部分是通過增強(qiáng) WW 樣結(jié)構(gòu)域和催化結(jié)構(gòu)域之間的相互作用來實(shí)現(xiàn)的。此外，他們分析了 USP8 致病突變的影響。研究人員在之前的實(shí)驗(yàn)中觀察到，這些突變被發(fā)現(xiàn)消除了 USP8 與 14-3-3 的結(jié)合，抑制了 WW 樣域和催化域之間的相互作用，并導(dǎo)致了 USP8 去泛素化活性的加劇(圖 3)。
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