| 내용 |
지난 2월 18일, 국제학술지 Molecular Cell 온라인판에는 중국과학원 생물화학 및 세포생물학 연구소의 국가단백질과학 센터(상해) 총요(丛尧)연구팀의 최신 연구 성과인 “Structural snapshots of 26S proteasome reveal tetraubiquitin-induced conformations”제목의 논문이 실렸다. 해당 연구는 일련의 proteasome이 K48-Ub4 유비퀴틴 사슬의 존재하에서 원자 수준의 분해능을 가진 냉동전자현미경 구조를 해석했다. 이로써 처음으로 proteasome과 K48-Ub4 유비퀴틴 사슬 결합의 3차원 구조를 얻었으며, 유비퀴틴 사슬이 조절 proteasome 를 식별하고 기질을 유비퀴틴화 반응 후에 기질을 분해하는 분자 메커니즘을 밝히고,신체조건 아래에서 proteasome 이 유비퀴틴화 된 기질을 어떻게 분해하는지를 밝히기 위한 중요한 구조적 기초를 제공하였다고 평가된다. 유비퀴틴-proteasome시스템은 진핵세포 내의 다양한 생물학적과정에 참여하고 조절하는 역할을 한다. 그 기능의 이상은 암 및 신경퇴행성 질병, 자가면역질환 등 사람의 중요한 질병과 밀접한 관련을 갖고 있다. 26S proteasome은 유비퀴틴화된 기질을 분해함으로써 진핵세포의 프로테옴을 조절한다. 길이가 4개 및 그 이상인 Lys48 (K48)연결의 유비퀴틴 사슬은 생리조건 아래에서 주요한 타겟 신호이다. 따라서, K48연결의 다중 유비퀴틴 사슬과 proteasome이 형성하는 복합체의 3차 구조를 해석하여 더 깊이 있게 유비퀴틴 사슬 결합이 proteasome의 구조 변화를 일으키면서 기질을 분해하는 분자 메커니즘을 이해할 수 있도록 중요한 정보를 제공하였다. 그러나 proteasome은 유비퀴틴 사슬의 여러 위치 및 proteasome자신의 동적 특성으로 인해서 초기 단계에서 proteasome을 식별하고 다수의 유비퀴틴 사슬들과의 결합 상태를 포획하는데 있어서 크 도전이 된다. 유비퀴틴 사슬 결합이 일으키는 proteasome 기질 분해의 분자 메커니즘이 밝혀져야 한다. 총요 연구팀은 국가단백질 과학 센터(상해)의 첨단 냉동전자현미경 시설을 이용하여 K48-Ub4 유비퀴틴 사슬이 일으키는 proteasome의 새로운 형상의 냉동 현미경 구조를 분석하고, 그 가운데 3개의 구조는 원자단위의 분해능으로 해석할 수 있게 되었다. 기능 연구는 K48-Ub4와 유비퀴틴 구조 부분의 shuttle유비퀴틴 수용체 Rad23 및 탈유비퀴틴화 효소Ubp6가 동시에 Rpn1를 점령하였다. 이를 통해 새로운 유비퀴틴 전달 메커니즘을 밝혀냈다. 그 외에도, 연구는 19S조절 입자가 유비퀴틴 사슬을 식별하고 결합하는 것을 보여주었고, 유도된 구조의 변화가 Rpn6-a2 서브유닛을 20S핵심 입자로 전달하는 것을 보여줌으로써, 최종으로 원거리 조절 메커니즘을 밝혔다. 요약하면 해당 연구는K48-Ub4유비퀴틴 사슬이proteasome의 구조를 변화시키는 작용을 밝혀내고 유비퀴틴 사슬과 proteasome과의 독특한 결합 방식을 발견하여, 새로운 유비퀴틴 전달 메커니즘을 밝혔고, 유비퀴틴 사슬 결합이 proteasome의 기질 분해를 유발하는 조절 메커니즘을 밝혔다. Proteasome 이 유비퀴틴화된 기질을 분해하는 능력이 결여되었을 때 그 결과로 질병을 일으키는 것을 치료하기 위해 이론적 기초를 제공하였다고 할 수 있다. |
