Образование 26S протеасомы

Протеасома 26S образуется при связывании с 20S протеасомой в АТР-зависимой реакции активатора РА700. В результате этого взаимодействия 26S протеасома приобретает способность к протеолизу убиквитинированных белков, и кроме того, возрастает скорость гидролиза ею модельных полипептидов, т.е. наблюдается аллостерическая регуляция активности протеолитического ядра активатором РА700.

Активатор РА700 имеет молекулярную массу более 800 кДа и состоит, по крайней мере, из 17 различных полипептидов с молекулярной массой от 25 до 110 кДа. По-видимому, он функционирует как "рот" для 20S протеолитического ядра, его субъединицы формируют два структурно и функционально различных комплекса, называемые lid- и base-комплексами (рис. 1б). Lid-комплекс содержит 8 субъединиц (Rpn 3,5,6,7, 8, 9, 11, 12)² (Regulatory particle non-ATPase), не обладающих АТРазной активностью, но отвечающих за распознавание и подготовку убиквитинированных субстратов к деградации и за взаимодействие с некоторыми непротеасомными белками.

(Номенклатура субъединиц РА700 "Rnp" и "Rpt” относится к S.sereviseae, а в случае высших эукариот применяют номенклатуру "S": например, Rpn2 соответствует S1, Rpn10 - S5а и т.д.

Вase-комплекс, расположенный на границе с 20S ядром, включает три регуляторных субъединицы (Rpn 1,2, 10) и шесть АТРаз (Rpt 1-6) (Regulatory particle triple-A protein), которые играют важнейшую роль в работе 26S протеасомы. АТРазы РА700 относятся к АТРазам семейства ААА (АТРase associated with different cellular activities) и участвуют как в АТР-зависимом процессе объединения РА700 и 20S протеасомы во время сборки 26S протеасомы, так и в гидролизе АТР на нескольких, тесно связанных друг с другом, этапах деградации убиквитинированных белков (а именно - этапах прикрепления субстрата: удаления или разрушения полиубиквитиновых цепей; раскручивания субстрата и его проникновения в 20S частицу; высвобождения олигопептидных продуктов).

Показано, что присоединение РА700 приводит к открытию канала в α-кольце, при этом "снятие" барьера из N-концевых участков α-субъединиц происходит под действием субъединицы Rpt2, одной из шести АТРаз base-комплекса.

В процессе образования 26S протеасомы необходимым этапом является фосфорилнрование некоторых субъединиц как 20S протеасомы, так и РА700. По некоторым данным фосфорилирование/дефосфорилирование субъединицы Rpt6, непосредственно примыкающей к СЗ-субъединице α-кольца 20S протеасомы, регулирует сборку и диссоциацию 26S протеасомы. Показано, что in vivo фосфорилируются две α-субъединицы - С8 и С9 – 20S протеасомы и, по крайней мере, четыре субъединицы РА700, причем под действием γ-интерферона снижается как уровень их фосфорилирования, так и содержание 26S протеасомы в целом. Эти результаты говорят о том, что ассоциация 20S протеасомы с РА700 регулируется и что фосфорилирование субъединиц протеасомы может быть одним из способов такой регуляции.

Генетика протеасомных генов достаточно хорошо исследована на дрожжах. Показано, что делеции в 13 из 14 генов, кодирующих субъединицы 20S протеасомы, и в генах, кодирующих большинство компонентов РА700 (например, всех АТРаз), летальны. Этот факт еще раз подтверждает необходимость функционирования протеасомы для жизни эукариотической клетки. До настоящего времени немногое было известно об общих механизмах регуляции транскрипции генов, кодирующих субъединицы протеасомы. Недавно такая система централизованной регуляции транскрипции обнаружена у дрожжей S. сеreviseae - это неизвестный ранее класс регуляторных UAS-последовательностей, названных РАСЕ-последовательностями (Рroteasome-associated control element), в промоторных областях 27 из 33 протеасомных генов. Короткоживущий белок Rpn4, присоединяясь к РАСЕ, функционирует как общий транскрипционный активатор генов, кодирующих субъединицы протеасомы и ряд белков, связанных с убиквитин-протеасомным протеолитическим путем.

Рис. 2. Убиыитнн-протеасомный путь деградации белков (схема справедлива для наиболее изученного класса убиквитин-протеин-лигаз. а именно для ЕЗ, содержащих НЕСТ-домены.