[albert52]

Вставка

Большинство внутриклеточных белков разлагается посредством UPS, который состоит из двух этапов: убиквитинирования целевого белка и деградации протеасомой. Убиквитин-лигазы специфически распознают целевые белки и катализируют убиквитинирование, тем самым контролируя специфичность протеолиза, опосредованного UPS. Убиквитинирование само по себе представляет собой посттрансляционную модификацию белков. Сравнительные модификации представляют собой связывание убиквитин-подобных белков, таких как SUMO , Urm1 или Nedd8, соответствующих сумоилированию, Urmylierung или неддилированию.

Убиквитин - это небольшой белок; процесс маркировки белков-мишеней убиквитином называется убиквитинилированием. Несколько убиквитинов, прикрепленных в цепь, маркируют белок, таким образом полиубиквитинируемый при контроле качества белка, предназначая на деградацию в протеасоме. Само по себе убиквитинирование является многофазным процессом, три основных этапа которого катализируются различными ферментами: убиквитин-активирующий (E1), убиквитин-конъюгированный (E2) и, наконец, убиквитинлигазы (E3), которые по-разному связывают убиквитин с определенными белками-субстратами.

Ub-конъюгирующие ферменты (E2) UBE2C и UBE2S взаимодействуют с (APC / C (комплексом / циклосомой, стимулирующим анафазу Ub-лигазы E3) для регулирования клеточного цикла при раке. Повышение уровня UBE2C наблюдается при раке легких, мочевого пузыря и яичников. Фермент E2 UBE2B увеличивает полиубиквитинирование β-катенина, белка, который часто активируется в раковых клетках. Кроме того, UBE2B кооперируется с MDM2, лигазой E3 Ub, в комплексе, способствующем убиквитинированию и деградации супрессора опухоли p53.

Разнообразие целевых белков, модифицированных убиквитином, отражается в количестве различных ферментов E3. Если принять во внимание все ферменты, структурно принадлежащие к трем подсемействам ферментов E3 (HECT, RING и U-Box), для высших организмов можно принять число от нескольких сотен до одной тысячи. Здесь Е3 лигазы либо ведут себя как истинные ферменты (HECT E3s), либо занимаюися «сватовством» (RING E3s).
Так, RING finger E3 ubiquitin ligase RNF146 (также известная как Iduna) отвечает за PARylation-зависимое убиквитинирование AXIN, тем самым положительно регулируя передачу сигналов Wnt. Здесь PAR (поли (АДФ-рибоза) функционирует как «молекулярный переключатель» для изменения аллостерической конформации RNF146 и активации его лигазной активности для убиквитинирования и деградации целевых белков.

С другой стороны, существует ряд различных десубиквитинирующих ферментов (DUB), под действием которых, помимо прочего, присоединенные молекулы убиквитина могут быть снова удалены. DUB представляют собой протеазы, состоящие из пяти подсемейств, включая убиквитинкар -боксиконцевые гидролазы (UCH), убиквитинспецифические протеазы (USP), опухолевые протеазы яичников (OTU), металлопротеазы JAMM / MPN и протеазы болезни Мачадо-Якоба (MJD). Все DUB представляют собой цистеиновые протеазы, кроме металлопротеаз JAMM / MPN 6 .

Убиквитин имеет глобулярную форму, выступают только последние четыре С- концевые аминокислоты. Важными функциональными аминокислотами являются C- концевой глицин (G) в 76-м положении (G76) и лизины (K) в 48-м (K48) и 63-м положении (K63) аминокислот -ной последовательности. Через C- концевую карбоксильную группу на G76 убиквитин ковалентно связывается со специфическими лизинами, цистеинами, серинами, треонинами или N- концом маркируемого белка . Дополнительные молекулы убиквитина могут быть присоединены к уже связанному убиквитину через лизины, так что образуется цепь убиквитина. Поскольку убиквитин содержит всего семь лизинов, возможны по крайней мере семь различных типов соединения убиквитина.

Если по крайней мере пять молекул убиквитина связаны в цепь с целевым белком, это называется полиубиквитинизацией. Если эти молекулы связаны друг с другом по лизину 48 (K48), целевой белок в основном расщепляется протеасомой . Соединение по лизину 63 (K63) может привести к лизосомной деградации белка или активировать киназы.Здесь K63 и линейные цепи убиквитина играют роль каркаса для сигнальных сборок и играют важную роль во многих биологических процессах, включая воспаление.

С другой стороны, моно- и мультиубиквитинации меньше влияют на стабильность отдельных белков, чем на их внутриклеточное распределение, и могут обеспечивать взаимодействие с другими белками. Олигоубиквитинирование, например, влияет на активность фактора транскрипции, не инициируя его деградацию. Моноубиквитинирование играет преобладающую роль в транспортировке белков, в то время как полиубиквитинирование способствует транспортировке белков (через K63) и деградации (через K48).

Система убиквитиновых протеасом играет важную роль в «обеспечении качества» внутриклеточно продуцируемых белков. Белки должны быть правильно сложены во время и после их производства, чтобы они функционировали. Особые белки - шапероны могут способствовать правильному сворачиванию белка. В случае «непоправимого» неправильного свертывания образуется комплекс белок-шаперон-убиквитин-E3-лигаза, который полиубиквитинирует неправильно свернутый белок и, таким образом, делает возможной деградацию протеасомой. Таким образом гарантируется, что структурно вырожденные белки ни цитозольные, ни мембранно- связанные, не влияют на клеточные процессы.

Убиквитин участвует во внутриклеточной передаче сигнала внешних стимулов, например, в сигнальном пути NF-kB ( англ. Nuclear factor kappa B). Он может быть активирован сигнальной молекулой фактора некроза опухоли (TNF). Если TNF связывается с рецептором TNF клеточной мембраны, E3-лигаза TRAF2 рекрутируется во внутриклеточную часть рецептора путем его конформационного изменения . Она полиубиквитинирует себя и белок RIP через связи K63.
Убиквитинированные белки RIP и TRAF2 продуцируют разные киназы, фосфорилирующие ферменты. Киназа βIκ в конечном итоге фосфорилирует белок IκB, что освобождает ранее связанный и неактивный NF-κB. NF-κB мигрирует в ядро клетки и активирует там транскрипцию определенных генов. IkB, с другой стороны, полиубиквитинируется через K48 и разлагается через протеасомы.

Ингибиторы протеасом были первоначально разработаны для лечения кахексии, которая возникает у пациентов с запущенными формами рака и характеризуется катаболическим состоянием, которое приводит к прогрессирующему истощению. В настоящее время существует два ингибитора протеасом, одобренных FDA, бортезомиб (Velcade), пептид боронат, и карфилзомиб (Kyprolis), пептид-эпоксикетон.

Лечение бортезомибом приводит к стабилизации I-κB, важного супрессора передачи сигналов NF-κB. Кроме того, бортезомиб также вызывает накопление двух важных негативных регуляторов клеточного цикла, p27 KIP1 и p53, оба из которых являются важными супрессорами опухолей. Другим потенциальным преимуществом лечения бортезомибом может быть накопление проапоптотического белка BAX, тем самым смещая баланс в сторону апоптоза. И последнее, но не менее важное: бортезомиб также вызывает стресс эндоплазматического ретикулума и окислительный стресс в раковых клетках, что может ускорить апоптоз.

Карфилзомиб блокирует доступ субстратных белков к каталитическим остаткам. Карфилзомиб необратимо подавляет протеасомную активность до уровня менее 20%, поэтому единственный способ восстановить протеасомную активность - это заново синтезированные и собранные протеасомы. Следовательно, карфилзомиб более эффективен, чем бортезо -миб, вызывая ответы, например, при устойчивой к бортезомибу множественной миеломе.

При раке груди широко используются антагонисты ER, прежде всего тамоксифен, вместе с ингмбмторами ароматазы. Но в конечном итоге сопротивление эндокринной терапии почти неизбежно. Секвенирование рецепторов показало , что точечные мутации в ESR1 являются драйверами для устойчивости к существующим терапии.
Кроме того, антагонисты ER могут обладать агонистическими свойствами в определенных тканях, таких как матка, что затрудняет их использование. Поэтому неудивительно, что существует значительный интерес к разработке селективных подавляющих регуляторов ER (SERDs) для нацеливания на ER для деградации. В настоящее время фулвестрант, антиэстроген с чистой антагонистической активностью, является единственной молекулой SERD, одобренной для лечения рака груди. Однако плохие фармацевтические свойства этого инъекционного препарата и отсутствие его превосходства над ингибиторами ароматазы второй линии при поздней стадии рака груди отрицательно повлияли на его клиническое применение.

Элацестрант - это новый нестероидный пероральный биодоступный селективный деструктор эстрогеновых рецепторов (SERD), который продемонстрировал активность у пациентов с эстроген-положительным / HER2-отрицательным раком груди, ранее получавшим эндокринную терапию, включая фулвестрант и / или CDK 4/6 ингибитор терапии, а также у больных с ESR1 мутаций ( ESR1-mut), что, как известно, придает эндокринную резистентность.

Базедоксифен (BZA) - мощный пероральный антиэстроген, который клинически одобрен для использования в заместительной гормональной терапии (DUAVEE). Он показал сильные антагонистические профили и профили SERD в груди, сохраняя при этом полезные агонистические свойства в кости и не стимулировал ткань эндометрия в доклинических исследованиях.