Park, Jumin;Park, Jongmin;Lee, Jongbin;Lim, Chunghun
BMB Reports
/
v.54
no.9
/
pp.439-450
/
2021
Translating ribosomes accompany co-translational regulation of nascent polypeptide chains, including subcellular targeting, protein folding, and covalent modifications. Ribosome-associated quality control (RQC) is a co-translational surveillance mechanism triggered by ribosomal collisions, an indication of atypical translation. The ribosome-associated E3 ligase ZNF598 ubiquitinates small subunit proteins at the stalled ribosomes. A series of RQC factors are then recruited to dissociate and triage aberrant translation intermediates. Regulatory ribosomal stalling may occur on endogenous transcripts for quality gene expression, whereas ribosomal collisions are more globally induced by ribotoxic stressors such as translation inhibitors, ribotoxins, and UV radiation. The latter are sensed by ribosome-associated kinases GCN2 and ZAKα, activating integrated stress response (ISR) and ribotoxic stress response (RSR), respectively. Hierarchical crosstalks among RQC, ISR, and RSR pathways are readily detectable since the collided ribosome is their common substrate for activation. Given the strong implications of RQC factors in neuronal physiology and neurological disorders, the interplay between RQC and ribosome-associated stress signaling may sustain proteostasis, adaptively determine cell fate, and contribute to neural pathogenesis. The elucidation of underlying molecular principles in relevant human diseases should thus provide unexplored therapeutic opportunities.
The protein disulfide isomerase (PDI) family is a group of multifunctional endoplasmic reticulum (ER) enzymes that mediate the formation of disulfide bonds, catalyze the cysteine-based redox reactions and assist the quality control of client proteins. Recent structural and functional studies have demonstrated that PDI members not only play an essential role in the proteostasis in the ER but also exert diverse effects in numerous human disorders including cancer and neurodegenerative diseases. Increasing evidence suggests that PDI is actively involved in the proliferation, survival, and metastasis of several types of cancer cells. Although the molecular mechanism by which PDI contributes to tumorigenesis and metastasis remains to be understood, PDI is now emerging as a new therapeutic target for cancer treatment. In fact, several attempts have been made to develop PDI inhibitors as anti-cancer drugs. In this review, we discuss the properties and diverse functions of human PDI proteins and focus on recent findings regarding their roles in the state of diseases including cancer and neurodegeneration.
Dongkeun Park;Youngim Yu;Ji-hyung Kim;Jongbin Lee;Jongmin Park;Kido Hong;Jeong-Kon Seo;Chunghun Lim;Kyung-Tai Min
Molecules and Cells
/
v.46
no.6
/
pp.374-386
/
2023
Thermal stress induces dynamic changes in nuclear proteins and relevant physiology as a part of the heat shock response (HSR). However, how the nuclear HSR is fine-tuned for cellular homeostasis remains elusive. Here, we show that mitochondrial activity plays an important role in nuclear proteostasis and genome stability through two distinct HSR pathways. Mitochondrial ribosomal protein (MRP) depletion enhanced the nucleolar granule formation of HSP70 and ubiquitin during HSR while facilitating the recovery of damaged nuclear proteins and impaired nucleocytoplasmic transport. Treatment of the mitochondrial proton gradient uncoupler masked MRP-depletion effects, implicating oxidative phosphorylation in these nuclear HSRs. On the other hand, MRP depletion and a reactive oxygen species (ROS) scavenger non-additively decreased mitochondrial ROS generation during HSR, thereby protecting the nuclear genome from DNA damage. These results suggest that suboptimal mitochondrial activity sustains nuclear homeostasis under cellular stress, providing plausible evidence for optimal endosymbiotic evolution via mitochondria-to-nuclear communication.
Eukaryotic cells continuously integrate intrinsic and extrinsic signals to adapt to the environment. When exposed to stressful conditions, cells activate compartment-specific adaptive responses. If these are insufficient, apoptosis ensues as an organismal defense line. The mechanisms that sense stress and set the transition from adaptive to maladaptive responses, activating apoptotic programs, are the subject of intense studies, also for their potential impact in cancer and degenerative disorders. In the former case, one would aim at lowering the threshold, in the latter instead to increase it. Protein synthesis, consuming energy for anabolic processes as well as for byproducts disposal, can be a significant source of stress, particularly when difficult-to-fold proteins are produced. Recent work from our and other laboratories on the differentiation of antibody secreting cells, revealed a regulatory circuit that integrates protein synthesis, secretion and degradation (proteostasis), into cell lifespan determination. The apoptotic elimination - after an industrious, yet short lifetime - of terminal immune effectors is crucial to maintain immune homeostasis. Linking proteostasis to cell death, this paradigm might prove useful for biotechnological purposes, and the design of novel anti-cancer therapies.
Proteolysis in eukaryotic cells is mainly mediated by the ubiquitin (Ub)-proteasome system (UPS) and the autophagy-lysosome system (hereafter autophagy). The UPS is a selective proteolytic system in which substrates are recognized and tagged with ubiquitin for processive degradation by the proteasome. Autophagy is a bulk degradative system that uses lysosomal hydrolases to degrade proteins as well as various other cellular constituents. Since the inception of their discoveries, the UPS and autophagy were thought to be independent of each other in components, action mechanisms, and substrate selectivity. Recent studies suggest that cells operate a single proteolytic network comprising of the UPS and autophagy that share notable similarity in many aspects and functionally cooperate with each other to maintain proteostasis. In this review, we discuss the mechanisms underlying the crosstalk and interplay between the UPS and autophagy, with an emphasis on substrate selectivity and compensatory regulation under cellular stresses.
Imbalance of protein homeostasis (proteostasis) is known to cause cellular malfunction, cell death, and diseases. Elaborate regulation of protein synthesis and degradation is one of the important processes in maintaining normal cellular functions. Protein degradation pathways in eukaryotes are largely divided into proteasome-mediated degradation and lysosome-mediated degradation. Proteasome is a multisubunit complex that selectively degrades 80% to 90% of cellular proteins. Proteasome-mediated degradation can be divided into 26S proteasome (20S proteasome + 19S regulatory particle) and free 20S proteasome degradation. In 1980, it was discovered that during ubiquitination process, wherein ubiquitin binds to a substrate protein in an ATP-dependent manner, ubiquitin acts as a degrading signal to degrade the substrate protein via proteasome. Conversely, 20S proteasome degrades the substrate protein without using ATP or ubiquitin because it recognizes the oxidized and structurally modified hydrophobic patch of the substrate protein. To date, most studies have focused on protein degradation via 26S proteasome. This review describes the 26S/20S proteasomal pathway of protein degradation and discusses the potential of proteasome as therapeutic targets for cancer treatment as well as against diseases caused by abnormalities in the proteolytic system.
The circadian clock is an internal system that is synchronized by external stimuli, such as light and temperature, and influences various physiological and developmental processes in living organisms. In the model plant Arabidopsis, transcriptional, translational and post-translational processes are interlocked by feedback loops among morning- and evening-phased genes. In a post-translational loop, plant-specific single-gene encoded GIGANTEA (GI) stabilize the F-box protein ZEITLUPE (ZTL), driving the targeted-proteasomal degradation of TIMING OF CAB EXPRESSION 1 (TOC1) and PSEUDO-RESPONSE REGULATOR 5 (PRR5). Inherent to this, we demonstrate the novel biochemical function of GI as a chaperone and/or co-chaperone of Heat-Shock Protein 90 (HSP90). GI prevents ZTL degradation as a chaperone and facilitates ZTL maturation together with HSP90/HSP70, enhancing ZTL activity in vitro and in planta. GI is known to be involved in a wide range of physiology and development as well as abiotic stress responses in plants, but it could also interact with diverse client proteins to increase protein maturation. Our results provide evidence that GI helps proteostasis of ZTL by acting as a chaperone and a co-chaperone of HSP90 for proper functioning of the Arabidopsis circadian clock.
Kwanyoung Jeong;Jinmi Choi;Ahrum Choi;Joohee Shim;Young Ah Kim;Changseok Oh;Hong-Duk Youn;Eun-Jung Cho
BMB Reports
/
v.56
no.4
/
pp.252-257
/
2023
The hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α) is a key regulator of hypoxic stress under physiological and pathological conditions. HIF-1α protein stability is tightly regulated by the ubiquitin-proteasome system (UPS) and autophagy in normoxia, hypoxia, and the tumor environment to mediate the hypoxic response. However, the mechanisms of how the UPS and autophagy interplay for HIF-1α proteostasis remain unclear. Here, we found a HIF-1α species propionylated at lysine (K) 709 by p300/CREB binding protein (CBP). HIF-1α stability and the choice of degradation pathway were affected by HIF-1α propionylation. K709-propionylation prevented HIF-1α from degradation through the UPS, while activated chaperon-mediated autophagy (CMA) induced the degradation of propionylated and nonpropionylated HIF-1α. CMA contributed to HIF-1α degradation in both normoxia and hypoxia. Furthermore, the pan-cancer analysis showed that CMA had a significant positive correlation with the hypoxic signatures, whereas SIRT1, responsible for K709-depropionylation correlated negatively with them. Altogether, our results revealed a novel mechanism of HIF-1α distribution into two different degradation pathways.
Antimicrobial actions of reactive oxygen/nitrogen species (ROS/RNS) derived from products of NADPH oxidase and inducible nitric oxide (NO) synthase in host phagocytes inactivate various bacterial macromolecules. To cope with these cytotoxic radicals, pathogenic bacteria have evolved to conserve systems necessary for detoxifying ROS/RNS and repairing damages caused by their actions. In response to these stresses, bacteria also induce expression of molecular chaperones to aid in ameliorating protein misfolding. In this study, we explored the function of a newly identified chaperone Spy, that is localized exclusively in the periplasm when bacteria exposed to conditions causing spheroplast formation, in the resistance of Salmonella Typhimurium to ROS/RNS. A spy deletion mutant was constructed in S. Typhimurium by a PCR-mediated method of one-step gene inactivation with ${\lambda}$ Red recombinase, and subjected to ROS/RNS stresses. The spy mutant Salmonella showed a modest decrease in growth rate in NO-producing cultures, and no detectable difference of growth rate in $H_2O_2$ containing cultures, compared with that of wild type Salmonella. Quantitative RT-PCR analysis showed that spy mRNA levels were similar regardless of both stresses, but were increased considerably in Salmonella mutants lacking the flavohemoglobin Hmp, which are incapable of NO detoxification, and lacking an alternative sigma factor RpoS, conferring hypersusceptibility to $H_2O_2$. Results demonstrate that Spy expression can be induced under extreme conditions of both stresses, and suggest that the protein may have supportive roles in maintaining proteostasis in the periplasm where various chaperones may act in concert with Spy, thereby protecting bacteria against toxicities of ROS/RNS.
Several factors, including genetic and environmental insults, impede protein folding and secretion in the endoplasmic reticulum (ER). Accumulation of unfolded or mis-folded protein in the ER manifests as ER stress. To cope with this morbid condition of the ER, recent data has suggested that the intracellular event of an unfolded protein response plays a critical role in managing the secretory load and maintaining proteostasis in the ER. Tauroursodeoxycholic acid (TUDCA) is a chemical chaperone and hydrophilic bile acid that is known to inhibit apoptosis by attenuating ER stress. Numerous studies have revealed that TUDCA affects hepatic diseases, obesity, and inflammatory illnesses. Recently, molecular regulation of ER stress in tooth development, especially during the secretory stage, has been studied. Therefore, in this study, we examined the developmental role of ER stress regulation in tooth morphogenesis using in vitro organ cultivation methods with a chemical chaperone treatment, TUDCA. Altered cellular events including proliferation, apoptosis, and dentinogenesis were examined using immunostaining and terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling assay. In addition, altered localization patterns of the formation of hard tissue matrices related to molecules, including amelogenin and nestin, were examined to assess their morphological changes. Based on our findings, modulating the role of the chemical chaperone TUDCA in tooth morphogenesis, especially through the modulation of cellular proliferation and apoptosis, could be applied as a supporting data for tooth regeneration for future studies.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.