Browse

USP14 deubiquitinase regulates ubiquitin-proteasome system and autophagy through compensatory negative feedback : 탈유비퀴틴효소 USP14의 보상적 음성피드백에 의한 세포내 유비퀴틴-프로테아좀 시스템 및 오토파지 조절기전 연구

Cited 0 time in Web of Science Cited 0 time in Scopus
Authors
김은경
Advisor
이민재
Issue Date
2020
Publisher
서울대학교 대학원
Description
학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :의과대학 의과학과,2020. 2. 이민재.
Abstract
In eukaryotic cells, there are two major proteolytic mechanisms which generally utilize for regulation of the various cellular proteins. One is the ubiquitin-proteasome system (UPS), which uses ubiquitin as a marker protein that targets damaged or misfolded proteins for proteolysis by proteasome. The other is autophagy-lysosome system, which encloses targeted proteins or cytoplasmic components using double-membrane vesicles for degradation. Understanding the relationship between UPS and autophagy has been challenged in many studies.
However, in my study, compared with previous studies which used inhibition method of a proteolytic pathway, I used upregulation of proteasome activity through USP14 inhibition and found that autophagic flux was impaired. Monitoring lysosomal pH suggested that USP14 inhibition does not affect lysosomal function. To clarify which step of autophagy was regulated by enhanced proteasome activity through USP14 inhibition, I tested inhibitors of USP14 and autophagy. The results showed that USP14 activity regulates autophagy at the autophagosome-lysosome fusion step.
Next, I examined a number of possible mediators which is important in autophagsome-lysosome fusion step and found that UVRAG degraded rapidly in USP14-downregluated manner. To elucidate the biological meaning of these crosstalk between UPS and autophagy via USP14, I tested pathological protein related with neurodegenerative diseases. First, I tested tau (MAPT) and found that oligomer form of MAPT was significantly decreased when USP14 was inhibited. It may refer that enhanced proteasome activity expedite the clearance of oligomeric MAPT. I also tested Huntingtin (HTT) which is related Huntingtons disease, and found that accumulation of pathological form of HTT (HTT-Q97) was appeared in USP14 and autophagy inhibition manner. However, the protein level of non-pathological form of HTT (HTT-Q25) was not affected in USP14 or autophagy inhibited manner. Therefore, these results indicate that accumulation of pathological form of HTT would be regulated autophagy rather than UPS. Taken together, enhanced proteasomal activity via USP14 inhibition may lead to degradation of UVRAG, defect autophagic flux consequently. Moreover, this compensatory negative feedback between two major proteolytic mechanisms showed incompatible result in two pathological proteins of neurodegenerative disease, therefore, other pathological proteins under USP14-mediated coordination would be further studied.
진핵세포의 세포 내 단백질 분해 기작에는 크게 두 종류가 존재한다. 유비퀴틴-프로테아좀 시스템은 유비퀴틴을 분해하고자 하는 표적 단백질에 유비퀴틴을 결합시킴으로써 프로테아좀에 의해 단백질이 분해가 되는 시스템이다. 다른 단백질 분해 기작으로는 오토파지-라이소좀 시스템으로 분해하고자 하는 세포 내 소기관이나 단백질을 두 겹의 세포막을 이용한 과립으로 감싸 분해하는 기작이다. 이 두 가지 단백질 분해 기작간의 상호작용에 대한 연구에 대해 본 연구에서는 기존의 두 가지 단백질 분해 기작 중 한 가지를 저하시키는 측면에서의 연구가 아닌, 탈 유비퀴틴화효소인 USP14을 저해시킴으로써 프로테아좀의 활성을 향상 시키는 방향으로의 연구를 진행하고자 하였다. USP14의 저하에 의해 세포 내 오토파지의 결손을 확인할 수 있었으나 리소좀의 산성도에는 영향이 없는 것을 확인할 수 있었다. USP14과 오토파지의 저해제를 통해 확인한 결과 USP14의 저해가 오토파고좀과 리소좀의 결합단계에서 결손을 일으킨다는 것을 짐작할 수 있었다. 오토파고좀과 리소좀의 결합단계에 관여하는 UVRAG의 프로테아좀에 의한 분해가 본 단계를 조절하는 주요 원인임을 확인할 수 있었다. 이러한 유비퀴틴-프로테아좀 시스템과 오토파지간의 상호관계가 세포 내에서 어떤 역할을 하는지 규명하기 위해 퇴행성뇌질환과 연관있는 두 가지 단백질인 타우와 헌팅틴을 이용해 실험해 보았으며, 실험결과 타우의 올리고머의 분해가 USP14의 저해에 의해 향상된 것을 확인할 수 있었다. 반면, 헌팅틴의 경우 긴 글루타민 사슬을 가지는 헌팅틴의 분해가 USP14 저해에 의한 오토파지의 저하로인해 감소하는 것을 관찰할 수 있었다. 종합하면, USP14의 저해로 인한 프로테아좀의 향상된 활성은 UVRAG의 분해를 촉진시켜 오토파지의 저하를 야기할 수 있으며, 이러한 결과는 퇴행성 뇌질환 관련 단백질들에게 각기 다른 영향을 미칠 수 있음을 확인할 수 있었다.
Language
eng
URI
http://dcollection.snu.ac.kr/common/orgView/000000159009
Files in This Item:
Appears in Collections:
College of Medicine/School of Medicine (의과대학/대학원)Dept. of Biomedical Sciences (대학원 의과학과)Theses (Master's Degree_의과학과)
  • mendeley

Items in S-Space are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Browse