Cancer remains a life-threatening disease and accounts for the major mortality rates worldwide. The practice of using biomarkers for early detection, staging, and customized therapy may increase cancer patients' survival. Deubiquitinating enzymes (DUBs) are a family of proteases that remove ubiquitin tags from proteins of interest undergoing proteasomal degradation. DUBs play several functional roles other than deubiquitination. One of the important roles of DUBs is regulation of tumor progression. Several reports have suggested that the DUB family members were highly-elevated in various cancer cells and tissues in different stages of cancer. These findings suggest that the DUBs could be used as drug targets in cancer therapeutics. In this review, we recapitulate the role of the DUB family members, including ubiquitin-specific protease, otubain protease, and important candidates from other family members. Our aim was to better understand the connection between DUB expression profiles and cancers to allow researchers to design inhibitors or gene therapies to improve diagnosis and prognosis of cancers.
Truncated form of UBP1, an ubiquitin-specific protease of Saccharomyces cerevisiae, was overexpressed in Escherichia coli. The hexahistidine residue $(His_6)$ was fused to the N-terminus of truncated UBP1 and the corresponding recombinant protein was purified with high yield by immobilized metal affinity chromatography. The truncated form of UBP1 protein was functional to cleave ubiquitinated human growth hormone as substrate. Effects of pH and temperature were investigated in order to optimize deubiquitinating reactions for the truncated UBP1. Optimum temperature and pH for the cleavage reaction were $40^{\circ}C$ and pH 8.0, respectively.
Mi Yea Lee;Min-Jee Kim;Jun-O Jin;Peter Chang-Whan Lee
BMB Reports
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제56권8호
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pp.451-456
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2023
Deubiquitinases (DUBs) are an essential component of the ubiquitin-proteasome system (UPS). They trim ubiquitin from substrate proteins, thereby preventing them from degradation, and modulate different cellular processes. Ubiquitin-specific protease 14 (USP14) is a DUB that has mainly been studied for its role in tumorigenesis in several cancers. In the present study, we found that the protein levels of USP14 were remarkably higher in gastric cancer tissues than in the adjacent normal tissues. We also demonstrated that the inhibition of USP14 activity using IU1 (an USP14 inhibitor) or the inhibition of USP14 expression using USP14-specific siRNA markedly reduced the viability of gastric cancer cells and suppressed their migratory and invasive abilities. The reduction in gastric cancer cell proliferation due to the inhibition of USP14 activity was a result of the increase in the degree of apoptosis, as evidenced by the increased expression levels of cleaved caspase-3 and cleaved PARP. Furthermore, an experiment using the USP14 inhibitor IU1 revealed that the inhibition of USP14 activity suppressed 5-fluorouracil (5-FU) resistance in GC cells. Collectively, these findings indicate that USP14 plays critical roles in gastric cancer progression and suggest its potential to serve as a novel therapeutic target for gastric cancer treatment.
$\gamma$-aminobutyric acid (GABA)는 중추신경계에서 억제성으로 작용하는 주요한 신경전달물질이다. GABA 수송체(GAT)는 연접간격에 존재하는 GABA를 세포 내로 재 흡수하여 GABA의 농도를 조절한다. 그런데 GABA 수송체가 어떻게 조절되는지는 아직 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 효모 two-hybrid system을 사용하여 뇌의 주요 GABA 수송체인 GAT1의 C-말단과 특이적으로 결합하는 ubiquitin-specific protease 14 (Usp14)를 분리하였다. Usp14는 GABA 수송체 GAT1및 GAT2와는 결합하지만, 다른 GAT isoform과는 결합하지 않았다. GAT1과의 결합에는 Usp14의 C-말단부위가 필수적으로 관여함을 확인하였다. 또한 이 단백질간의 결합을 GST pull-down assay로 확인하였으며, 생쥐 뇌 균질액의 co-immunoprecipitation을 통하여 in vivo에서도 GAT1과 Usp14가 결합함을 확인하였다. 이러한 결과들은 Usp14가 GAT1과 결합하여 세포막에 존재하는 GAT1의 수를 조절하는 역할을 할 가능성을 시사한다.
본 연구에서는 고부가가치 의약단백질인 human growth hormone을 고순도로 얻기 위하여 재조합 대장균을 이용하여 ubiquitin이 융합된 형태로 단백질을 발현시키고, 이를 분해하는 ubiquitin-specific pretense를 발현시켜 이를 분리 ${\cdot}$ 정제하고 효소특성을 살펴보았다. UBP1 enzyme을 재조합 대장균을 이용하여 발현하고 분리 ${\cdot}$ 정제한 결과, 분자량은 약 83.5kDa이었으며, $40^{\circ}C$, pH 8.0에서 최대 효소활성을 보였다.
Methylprednisolone (MPD) is a synthetic glucocorticoid drug used in treatment of many neurological diseases and neurotraumas, including spinal cord injuries. Little is known of the mechanism of MPD in neuronal cells, particularly the genetic expression aspect. DD-PCR was used in identification of genes expressed during MPD treatment of PC12 cells. We have isolated 3 predicted up- or down-regulated genes, which are differentially expressed in neurons by MPD. One of these genes, USP16 (ubiquitin specific protease 16), is the deubiquitinating enzyme that is up-regulated by MPD in neurons. In order to observe the effect of MPD on USP16 gene expression, PC12 cells were treated under several experimental conditions, including endoplasmic reticulum stress drugs. We have isolated the total RNAs in PC12 cells and detected USP16 and ER related genes by RT-PCR. Because its expression pattern is similar to expression of ER chaperons, USP16 gene expression is strongly associated with unfolded protein response. A meaningful negative effect on each tissue treated by methylprednisolone is not shown in vivo. USP16 gene expression is suppressed by LY294002 (phosphatidylinositol 3-kinase inhibitor), which suggests that USP16 gene expression is regulated by the phosphatidylinositol 3-kinase pathway.
Although the possible cellular roles of several ubiquitin-specific proteases (UBPs) were identified in Arabidopsis, almost nothing is known about UBP homologs in rice, a monocot model plant. In this report, we searched the rice genome database (http://signal.salk.edu/cgi-bin/RiceGE) and identified 21 putative UBP family members (OsUBPs) in the rice genome. These OsUBP genes each contain a ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase (UCH) domain with highly conserved Cys and His boxes and were subdivided into 9 groups based on their sequence identities and domain structures. RT-PCR analysis indicated that rice OsUBP genes are expressed at varying degrees in different rice tissues. We isolated a full-length cDNA clone for OsUBP6, which possesses not only a UCH domain, but also an N-terminal ubiquitin motif. Bacterially expressed OsUBP6 was capable of dismantling K48-linked tetra-ubiquitin chains in vitro. Quantitative real-time RT-PCR indicated that OsUBP6 is constitutively expressed in different tissues of rice plants. An in vivo targeting experiment showed that OsUBP6 is predominantly localized to the nucleus in onion epidermal cells. We also examined how knock-out of OsUBP6 affects developmental growth of rice plants. Although homozygous T3 osubp6 T-DNA insertion mutant seedlings displayed slower growth relative to wild type seedlings, mature mutant plants appeared to be normal. These results raise the possibility that loss of OsUBP6 is functionally compensated for by an as-yet unknown OsUBP homolog during later stages of development in rice plants.
Post-translational modifiers can alter the function of proteins in many different ways. The conjugation of ubiquitin (Ub) and ubiqutin-like modifiers (Ubls) to proteins has been shown to be especially crucial in regulating a variety of cellular processes including the cell cycle, growth control, quality control, localization and many more. It is a highly dynamic process and involves a number of enzymes called E1, E2 and E3. Ub and Ubls are removed from the target proteins by deubiquitinating enzymes (DUBs) or Ubl-specific proteases (ULPs), thereby deconjugation can act as an additional level of control over the ubiquitin-conjugation system. In addition, DUBs and ULPs are responsible for activating Ub and Ubls from their inactive corresponding precursor forms. Here we review recent progress in molecular details of these deconjugating enzymes of Ubls.
Seo, Jun Ho;Park, Chun Il;Kim, Se Joo;Kang, Jee In
대한불안의학회지
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제15권2호
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pp.122-126
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2019
Objective : Dynamic proteolysis, through the ubiquitin-proteasome system, is an important molecular mechanism for the constant regulation of synaptic plasticity and stress responses in humans. In this study, we examined whether genetic variants in the ubiquitin-specific peptidase (USP) genes were associated with psychological traits of resilience and susceptibility to neuropsychiatric disorders for each gender. Methods : A total of 344 Korean healthy youths (190 males, 154 females) were included in the study. A genotyping of rs2241646 of USP2 and rs346006 of USP46 was performed. The Connor-Davidson Resilience Scale and Brief Fear of Negative Evaluation Scale were administered for measuring trait resilience and social anxiety, respectively. The genetic associations of the USP variants were tested using multiple analyses of covariance with psychological traits as dependent variables after controlling for age in each gender. Results : For USP2 rs2241646, women with the TT genotype showed significantly higher resilience and lower social anxiety, as compared to those carrying the C allele. There were no associations between USP46 rs346005 and the psychological traits in both genders. Conclusions : The present study showed a possible genetic association between the USP2 rs2241646 and stress resilience and trait anxiety in women. The findings suggest that ubiquitin-proteasome system may be related to the resilience and susceptibility to stress-related neuropsychiatric disorders such as anxiety disorders, possibly through the regulation of dynamic proteolysis responses to stress.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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