Suppr超能文献

酵母 ODC 的 N 端无规则结构域可作为一个可移植和可替换的、不依赖泛素的降解标签。

The N-terminal unstructured domain of yeast ODC functions as a transplantable and replaceable ubiquitin-independent degron.

机构信息

Institute for Genetics, University of Cologne, Zülpicher Strasse 47, D-50674 Cologne, Germany.

出版信息

J Mol Biol. 2011 Apr 1;407(3):354-67. doi: 10.1016/j.jmb.2011.01.051. Epub 2011 Feb 3.

Abstract

Ornithine decarboxylase (ODC), a homodimeric enzyme with a rate-limiting function in polyamine biosynthesis, is subject to a feedback control involving its selective proteolysis. Targeting of ODC monomers to the proteasome is mediated by ODC antizyme (OAZ), the expression of which is induced by high levels of polyamines. Here, we report our analysis of the N-terminal degron in Saccharomyces cerevisiae ODC and the mechanism of its antizyme-dependent targeting. This ∼45-residue domain of ODC [termed ODC degradation signal (ODS)] is essential for degradation of ODC. Extensive mutagenesis indicated that it is not a specific sequence within ODS that is important but, rather, its unstructured nature. Consistent with this conclusion, ODS could be functionally replaced by an unrelated unstructured domain. We show that increasing the distance of ODS to the rest of the ODC protein reduced the dependence on Oaz1 for targeting, indicating that exposure of ODS is critical for its function. Disruption of ODC dimers by introducing interface mutations, in contrast, was insufficient for targeting. Binding of Oaz1 to ODC monomers is thus required to activate ODS. Fusion of ODS to the N terminus of Ura3 was sufficient to convert it into a ubiquitin-independent substrate of the proteasome. By contrast, ODS failed to destabilize maltose-binding protein or dihydrofolate reductase, indicating that this degron only operates in an appropriate structural context that enables rapid unfolding.

摘要

鸟氨酸脱羧酶(ODC)是一种同二聚体酶,在多胺生物合成中具有限速功能,其活性受到包括选择性蛋白水解在内的反馈控制。ODC 单体靶向蛋白酶体是由 ODC 抗酶(OAZ)介导的,其表达受多胺水平的诱导。在这里,我们报告了我们对酿酒酵母 ODC 中 N 端降解信号(ODS)的分析以及其依赖抗酶的靶向机制。ODC 的这个约 45 个残基的结构域[称为 ODC 降解信号(ODS)]是 ODC 降解所必需的。广泛的突变分析表明,重要的不是 ODS 中的特定序列,而是其无规卷曲的性质。这一结论与 ODS 可以被一个不相关的无规卷曲结构域功能替代的结果一致。我们表明,增加 ODS 与 ODC 蛋白其余部分的距离会降低其对 Oaz1 靶向的依赖性,表明 ODS 的暴露对其功能至关重要。相比之下,通过引入界面突变破坏 ODC 二聚体不足以进行靶向。因此,Oaz1 与 ODC 单体的结合对于激活 ODS 是必需的。将 ODS 融合到 Ura3 的 N 端足以将其转化为蛋白酶体的不依赖泛素的底物。相比之下,ODS 不能使麦芽糖结合蛋白或二氢叶酸还原酶失稳,表明这个降解信号仅在能够快速展开的适当结构环境中起作用。

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