ユビキチン様（Ubl）ドメインを含むタンパク質は、26Sプロテアソームに結合するだけでなく、その活性化を誘導する

Proteins containing ubiquitin-like (Ubl) domains not only bind to 26S proteasomes but also induce their activation.

• Galen A Collins
• Alfred L Goldberg

抄録

ユビキチン-プロテアソーム経路によるタンパク質分解の際には、細胞質に潜伏している26Sプロテアソームが活性化しなければなりません。ユビキチン化された基質がプロテアソームに結合し、プロテアソーム結合型脱ユビキチン化酵素Usp14/Ubp6と相互作用すると、プロテアソームは活性化されます。プロテアソームの分解活性の増加は、それ自体がプロテアソーム活性化の引き金となり得るUsp14のユビキチン様(Ubl)ドメインによって媒介されることが最近明らかになった。多様な細胞機能を有する他の多くのタンパク質もまた、Ublドメインを含み、26Sプロテアソームと関連付けることができる。そこで我々は、タンパク質の恒常性や疾患に重要な役割を持つ様々なUbl含有タンパク質が26Sプロテアソームを活性化するかどうかを試験した。試験した7種類のUbl含有タンパク質（シャトルリング因子Rad23A、Rad23B、Ddi2、デユビキチンリガーゼUsp7、ユビキチンリガーゼParkin、コシャペロンBag6、プロテインホスファターゼUBLCP1）は、ペプチドの加水分解を2～5倍に促進した。Rad23BとそのUblドメインは、既に活性化されたプロテアソームを増強するのではなく、以前に潜伏していた26S粒子を活性化した。また、Ublドメインを含むタンパク質は、プロテアソームのアデノシン5'-三リン酸(ATP)加水分解（基質を分解するステップ）を増加させた。驚くべきことに、これらのタンパク質のいくつかは、それらのUblドメインを削除した場合でも、ペプチドの加水分解を刺激することができました。しかし、それらのUblドメインはATPase活性の増加に必要であった。このように、プロテアソームに結合したUbl含有タンパク質は、プロテアソームに基質（例えば、シャットリング因子）を送達したり、付加的な酵素活性（例えば、パーキン）を提供するだけでなく、プロテアソームのプロテア分解能力を高めることができます。

During protein degradation by the ubiquitin-proteasome pathway, latent 26S proteasomes in the cytosol must assume an active form. Proteasomes are activated when ubiquitylated substrates bind to them and interact with the proteasome-bound deubiquitylase Usp14/Ubp6. The resulting increase in the proteasome's degradative activity was recently shown to be mediated by Usp14's ubiquitin-like (Ubl) domain, which, by itself, can trigger proteasome activation. Many other proteins with diverse cellular functions also contain Ubl domains and can associate with 26S proteasomes. We therefore tested if various Ubl-containing proteins that have important roles in protein homeostasis or disease also activate 26S proteasomes. All seven Ubl-containing proteins tested-the shuttling factors Rad23A, Rad23B, and Ddi2; the deubiquitylase Usp7, the ubiquitin ligase Parkin, the cochaperone Bag6, and the protein phosphatase UBLCP1-stimulated peptide hydrolysis two- to fivefold. Rather than enhancing already active proteasomes, Rad23B and its Ubl domain activated previously latent 26S particles. Also, Ubl-containing proteins (if present with an unfolded protein) increased proteasomal adenosine 5'-triphosphate (ATP) hydrolysis, the step which commits substrates to degradation. Surprisingly, some of these proteins also could stimulate peptide hydrolysis even when their Ubl domains were deleted. However, their Ubl domains were required for the increased ATPase activity. Thus, upon binding to proteasomes, Ubl-containing proteins not only deliver substrates (e.g., the shuttling factors) or provide additional enzymatic activities (e.g., Parkin) to proteasomes, but also increase their capacity for proteolysis.