Neuroregeneration and Stem Cell Programs, Institute for Cell Engineering, and Department of Neurology, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, MD 21205, USA.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 Aug 23;108(34):14103-8. doi: 10.1073/pnas.1108799108. Epub 2011 Aug 8.
Ubiquitin mediated protein degradation is crucial for regulation of cell signaling and protein quality control. Poly(ADP-ribose) (PAR) is a cell-signaling molecule that mediates changes in protein function through binding at PAR binding sites. Here we characterize the PAR binding protein, Iduna, and show that it is a PAR-dependent ubiquitin E3 ligase. Iduna's E3 ligase activity requires PAR binding because point mutations at Y156A and R157A eliminate Iduna's PAR binding and Iduna's E3 ligase activity. Iduna's E3 ligase activity also requires an intact really interesting new gene (RING) domain because Iduna possessing point mutations at either H54A or C60A is devoid of ubiquitination activity. Tandem affinity purification reveals that Iduna binds to a number of proteins that are either PARsylated or bind PAR including PAR polymerase-1, 2 (PARP1, 2), nucleolin, DNA ligase III, KU70, KU86, XRCC1, and histones. PAR binding to Iduna activates its E3 ligase function, and PAR binding is required for Iduna ubiquitination of PARP1, XRCC1, DNA ligase III, and KU70. Iduna's PAR-dependent ubiquitination of PARP1 targets it for proteasomal degradation. Via PAR binding and ubiquitin E3 ligase activity, Iduna protects against cell death induced by the DNA damaging agent N-methyl-N-nitro-N-nitrosoguanidine (MNNG) and rescues cells from G1 arrest and promotes cell survival after γ-irradiation. Moreover, Iduna facilitates DNA repair by reducing apurinic/apyrimidinic (AP) sites after MNNG exposure and facilitates DNA repair following γ-irradiation as assessed by the comet assay. These results define Iduna as a PAR-dependent E3 ligase that regulates cell survival and DNA repair.
泛素介导的蛋白质降解对于细胞信号转导和蛋白质质量控制的调节至关重要。多聚（ADP-核糖）（PAR）是一种细胞信号分子，通过与 PAR 结合位点结合来介导蛋白质功能的变化。在这里，我们描述了 PAR 结合蛋白 Iduna，并表明它是一种依赖 PAR 的泛素 E3 连接酶。Iduna 的 E3 连接酶活性需要 PAR 结合，因为 Y156A 和 R157A 点突变消除了 Iduna 的 PAR 结合和 Iduna 的 E3 连接酶活性。Iduna 的 E3 连接酶活性还需要完整的真核生物基因（RING）结构域，因为 Iduna 点突变 H54A 或 C60A 使其失去泛素化活性。串联亲和纯化揭示 Iduna 与许多 PAR 化或与 PAR 结合的蛋白质结合，包括 PAR 聚合酶-1、2（PARP1、2）、核仁蛋白、DNA 连接酶 III、KU70、KU86、XRCC1 和组蛋白。PAR 与 Iduna 的结合激活其 E3 连接酶功能，并且 PAR 结合是 Iduna 对 PARP1、XRCC1、DNA 连接酶 III 和 KU70 的泛素化所必需的。Iduna 对 PARP1 的 PAR 依赖性泛素化将其靶向蛋白酶体降解。通过 PAR 结合和泛素 E3 连接酶活性，Iduna 可防止 DNA 损伤剂 N-甲基-N-硝基-N-亚硝胍（MNNG）诱导的细胞死亡，并从 G1 期阻滞中拯救细胞并促进 γ-辐射后的细胞存活。此外，Iduna 通过减少 MNNG 暴露后的无嘌呤/无嘧啶（AP）位点并促进 γ-辐射后的 DNA 修复，从而促进 DNA 修复，如彗星试验所评估的那样。这些结果将 Iduna 定义为一种调节细胞存活和 DNA 修复的 PAR 依赖性 E3 连接酶。
