FAT10活化的结构决定因素及其从UBA6向E2酶的转移

《Nature Communications》：Structural determinants for FAT10 activation and transfer from UBA6 to E2 enzymes

　　

摘要

类泛素蛋白FAT10与底物结合后，会使其成为蛋白酶体降解的目标。与泛素类似，FAT10也由E1酶UBA6激活，随后转移给E2酶，但UBA6如何激活泛素与FAT10，以及FAT10如何转移到E2酶上的机制目前仍不清楚。通过冷冻电镜技术，我们观察到了FAT10在E1与E2之间传递的各个阶段：腺苷酸化、硫醇化以及转硫醇化过程。研究发现，FAT10通过竞争硫醇化反应并阻断腺苷酸化结构域，从而独占UBA6，进而阻止其他UBL蛋白的招募，同时增强自身的信号传导功能。我们对与UBA6兼容的E2酶进行了分析，发现FAT10的转移仅发生在与特定细胞通路相关的少数几种酶上。其中UBE2Z（USE1）的活性最高，其次是UBE2D2、UBE2J2和UBE2S。观察FAT10或泛素从UBA6转移到UBE2Z的过程后发现，UBE2Z在FAT10的转移过程中具有高度特异性。它能够同时与FAT10的两个结构域（UBL1和UBL2）结合，并协调UBA6催化结构域中的肌醇六磷酸分子。这种对肌醇六磷酸的协调作用也存在于其他与FAT10兼容的E2酶中。通过结构和生化分析，我们揭示了调控FAT10激活和转移的机制。我们明确了决定FAT10选择性转移的原则，即与FAT10 C端结构域（UBL2）的适宜相互作用以及稳定的UBA6结合，这些因素共同确保了FAT10能够有控制地与底物结合。