Alostería regulada por USP14 del proteasoma humano mediante criogenia EM con resolución temporal

Área de la Ciencia:

• Bioquímica y Biología Molecular
• Biología celular
• Biología estructural

Sus antecedentes:

• La degradación proteasómica de las proteínas ubicuitadas es un proceso celular crítico.
• La proteasa 14 específica de la ubiquitina (USP14) actúa como un regulador clave, editando los sustratos unidos al proteosoma.
• Los mecanismos precisos de la activación de la USP14 y su regulación de la función del proteasoma siguen siendo en gran medida desconocidos.

Objetivo del estudio:

• Elucidar los mecanismos estructurales por los cuales USP14 regula la función del proteosoma 26S durante la degradación de las proteínas.
• Para capturar estados conformacionales distintos del complejo USP14-proteasoma humano durante el procesamiento del sustrato.
• Comprender la interacción dinámica entre la USP14, la actividad de la AAA-ATPasa y la desubiquitación.

Principales métodos:

• Microscopía criolectrónica de alta resolución (crio-EM) del USP14 humano en complejo con el proteosoma 26S.
• Crio-EM con resolución temporal para analizar las transiciones conformacionales durante la degradación de proteínas poliubiquituladas.
• Análisis estructural de los intermediarios comprometidos con el sustrato y los inhibidos por el sustrato.

Principales resultados:

• Se capturaron 13 estados conformacionales distintos del complejo USP14-proteasoma.
• Se identificaron dos vías paralelas de transiciones de estado del proteasoma inducidas por USP14.
• USP14 activa alostericamente el motor AAA-ATPase, estimula la apertura de la puerta y introduce tres puntos de control regulatorios.
• Las interacciones dinámicas USP14-ATPase desacoplan la actividad de la ATPasa de la deubiquitilación mediada por RPN11.

Conclusiones:

• El estudio proporciona información estructural de alta resolución sobre el ciclo funcional completo del proteasoma regulado por USP14.
• Se establece la comprensión mecánica del papel de USP14 en la edición de sustratos y el control de la puerta proteasómica.
• Estos hallazgos sientan las bases para el desarrollo de estrategias terapéuticas dirigidas al USP14.