• 생명과학회지
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• 제28권10호
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• pp.1132-1139
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• 2018

진핵생물에서 유비퀴틴화 과정을 통해 단백질 안정성이 조절되며, E3 ligase는 유비퀴틴화 과정 동안 분해 대상 기질의 결정 및 기질로의 유비퀴틴 전달을 위한 주효소로 작용한다. Multi-subunit E3 ligase의 일종인 cullin4(CUL4)-based E3 ligase (CRL4) 복합체는 식물의 다양한 호르몬, 스트레스와 관련된 세포 내 과정에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 호르몬, 스트레스 신호 전달 과정에서 CRL4의 다양한 역할에 대한 보고가 애기장대에서 이루어져 왔음에도 불구하고, 주요 식량 작물인 벼에서의 CRL4 기능에 대한 연구는 매우 미흡한 실정이다. 이에 벼에서 CRL4에 의해 매개되는 세포 내 반응들을 상세히 이해하기 위해, 본 연구에서는 애기장대 cullin4 (CUL4)의 상동 유전자를 벼에서 동정하고, 조직별 벼 CUL4 유전자의 발현 양상과 다양한 식물 호르몬 및 환경 스트레스 처리에 의한 해당 유전자의 발현 양상을 탐색하였다. 벼 CUL4 유전자인 OsCUL4는 앱시스산, 사이토키닌과 같은 식물 호르몬과 가뭄, 고염 스트레스에 의해 발현량이 급격히 상형 조절되는 양상을 보였는데 이는 해당 단백질이 앱시스산 및 사이토키닌에 의해 매개되는 세포 내 반응과 기능적으로 연계되어 있음을 암시한다. 또한, OsCUL4는 CRL4 복합체의 어댑터로 작용하는 OsDDB1과 직접적으로 결합하였는데, 이는 본 연구를 통해 동정한 OsCUL4가 벼에서 실질적으로 CRL4의 scaffold 단백질로 기능할 수 있음을 보여준다. 본 연구를 통해 수행된 OsCUL4 유전자의 발현 양상에 대한 연구는, 벼에서 CRL4 매개 유비퀴틴화 과정이 관여하는 세포 내 반응을 규명하기 위한 시작점으로 활용될 수 있을 것이라 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제26권3호
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• pp.364-375
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• 2016

번역 후 변형 과정은 외부 자극으로부터 세포의 신속한 반응을 야기하는데 있어서 매우 효율적인 기작이다. 이 중, 유비퀴티네이션은 진핵생물 내 대표적인 번역 후 변형 과정으로서, 이러한 유비퀴티네이션에 의해 매개되는 UPS (유비퀴틴/프로테아좀 시스템)는 세포 내 다양한 단백질들의 분해과정을 통해 그들의 안정성을 조절한다. 유비퀴티네이션 과정에 참여하는 3종류의 효소 중에서, E3 효소는 분해할 대상 기질을 결정한다는 면에서 그 중요성을 가지고 있다. CRL (cullin-RING E3 ubiquitin ligase)은 E3 효소 중 가장 거대한 그룹을 형성하고 있는데, 이들은 생체 내에서 cullin, RBX1, 어댑터, 기질 수용체로 이루어진 복합체의 형태로서 그 기능을 발휘한다. 이 중, SCF 복합체로도 알려진 CRL1 복합체의 기능은 다양한 연구를 통해 광범위하게 알려져 온 반면, CRL4 복합체에 대한 연구 및 고찰은 상대적으로 미흡한 실정이다. 또한, 애기장대는 DCAF로 명명된 잠재적 기질 수용체를 총 119개 보유하고 있는데, 현재까지 이들 중 일부 기질 수용체들의 기능만이 밝혀진 상태로서, 나머지 기질 수용체들의 기능 규명은 향후 활발히 탐색되어야 할 연구분야라 할 수 있다. 본 총설에서는 식물의 CRL4 복합체의 구조 및 활성 조절을 알아보고, 각 CRL4 복합체가 관여하는 다양한 식물 내 이벤트에 관하여 최근까지 보고된 CRL4 기질 수용체들을 중심으로 그 연구 진행 사항을 업데이트하고자 한다. 이러한 접근은 각 CRL4 복합체가 기능하는 식물의 다양한 신호 전달 기작들을 보다 명확히 이해하고, 향후 전체 CRL4 복합체의 작용 네트워크를 구축하는데 있어 도움이 될 것으로 사료된다.

• Molecules and Cells
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• 제43권11호
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• pp.935-944
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• 2020

Aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator (ARNT) plays an essential role in maintaining cellular homeostasis in response to environmental stress. Under conditions of hypoxia or xenobiotic exposure, ARNT regulates the subset of genes involved in adaptive responses, by forming heterodimers with hypoxia-inducible transcription factors (HIF1α and HIF2α) or aryl hydrocarbon receptor (AhR). Here, we have shown that ARNT interacts with DDB1 and CUL4-associated factor 15 (DCAF15), and the aryl sulfonamides, indisulam and E7820, induce its proteasomal degradation through Cullin-RING finger ligase 4 containing DCAF15 (CRL4^DCAF15) E3 ligase. Moreover, the two known neo-substrates of aryl sulfonamide, RNA-binding motif protein 39 (RBM39) and RNA-binding motif protein 23 (RBM23), are not required for ARNT degradation. In line with this finding, aryl sulfonamides inhibited the transcriptional activities of HIFs and AhR associated with ARNT. Our results collectively support novel regulatory roles of aryl sulfonamides in both hypoxic and xenobiotic responses.

• Journal of Microbiology
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• 제39권4호
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• pp.286-292
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• 2001

During mitosis. the proper segregation of duplicated chromosomes is corrdinated by a spindle check-point. The bifurcated spindle checkpoint blocks cell cycle progression at metaphase by monitoring unattached kinetochores and inhibits mitotic exit in response to the misorientation of the mitotic spin- dle Ibd1p/Bfa1p is a spindle checkpoint regulator of budding yeast in the Bub2p checkpoint pathway for mitotic exit and its disruption abolishes mitotic arrest when proper organization of the mitotic spin-dls inhibited. Ibd1p/Bfa1p localizes to the spindle pole body, a microtublue-organizing center in yeast, and its overexpression arrests the cell cycle in 80% of cells with an enlarged budy at mitosis and in 20 % of cells with multiple buds. In this study, we found that the C-terminus of Ibd1p/Bfa1p phys-ically interacts with Skp1p, a key component of SCF (Skp1/cullin/F-box) complex for ubiquition-medi-ated proteolysis of cel cycle regulatores as well as an evolutionally conserved kinetochore protein for cell cycle progression. A putative F-box motif was found in the C-terminus of Ibd1p/Bfa1p and its function was investigated by making mutants of conserved residues in the motif. These Ibd1p/Bfa1p mutants of a putative F-box interacted with SKp1p in vitro by two-hybrid assays as wild type Ibd1p/Bfa1p. Also these Ibd1p/Bfa1p utants displayed the overexpression phenotypes of wild type Ibd1p, when over-expressed under inducible promoters . These results suggest that a putative F-box motif of Ibd1p/Bfa1p is not essential for the interaction with SKp1p and its function in mitotic exit and cytokinesis.

• Mycobiology
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• 제39권4호
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• pp.243-248
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• 2011

The ubiquitin-proteasome system is one of the major protein turnover mechanisms that plays important roles in the regulation of a variety of cellular functions. It is composed of E1 (ubiquitin-activating enzyme), E2 (ubiquitin-conjugating enzyme), and E3 ubiquitin ligases that transfer ubiquitin to the substrates that are subjected to degradation in the 26S proteasome. The Skp1, Cullin, F-box protein (SCF) E3 ligases are the largest E3 gene family, in which the F-box protein is the key component to determine substrate specificity. Although the SCF E3 ligase and its F-box proteins have been extensively studied in the model yeast Saccharomyces cerevisiae, only limited studies have been reported on the role of F-box proteins in other fungi. Recently, a number of studies revealed that F-box proteins are required for fungal pathogenicity. In this communication, we review the current understanding of F-box proteins in pathogenic fungi.

• 한국어류학회지
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• 제32권3호
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• pp.117-129
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• 2020

생물의 종 구분에 이용하는 지표 중 체색은 특징이 뚜렷한 형태 지표로서, 어류의 종 동정에 유용한 형태형질이다. 개볼락은 한국 중부와 남부, 일본 홋카이도 남쪽 등지에 분포하는 상업적으로 중요한 어종으로, 피부에 반점의 유무 및 마킹이 있는 위치에 따라 4개의 아종으로 구분하는 복잡한 체색 특성을 갖는다. 그러나 개볼락의 다양한 체색 패턴과 관련된 유전자 탐색 및 유전자 변이 발굴 등 체색 형성에 관여하는 유전자 규명에 관한 연구는 없다. 이에 따라 본 연구에서는 개볼락의 체색 패턴 관련 유전자 발굴 및 유전자 발현 특성을 규명하기 위한 기초 연구로 체색 타입별 피부 전사체를 프로파일링하였다. 개볼락을 Wild type (반점과 marking 없음)과 Color type (반점과 마킹 모두 있음)으로 구분하였고, 피부 전사체를 RNA-seq 방법을 이용하여 분석하였다. 개볼락 피부 전사체의 발현량을 비교하여 체색 타입별 차등발현유전자 164개를 확보하였다. 이들 차등발현유전자의 기능을 Gene ontology(GO) 분석으로 확인한 결과, 2개는 molecular function, 46개는 biological process, 6개는 cellular component 기능그룹에 속하였다. 차등발현유전자 중 CTL (Galactose-specific lectin nattectin), CUL1 (Cullin-1), CMAS (N-acylneuraminate cytidylyltransferase), NMRK2 (Nicotinamide riboside kinase 2), ALOXE3 (Hydroperoxide isomerase ALOXE3), SLC4A7 (Sodium bicarbonate cotransporter 3) 등은 특정 체색 타입 특이적인 발현양상을 나타냈다. 이번 연구는 개볼락의 체색 패턴 형성에 관여하는 전사체를 탐색한 첫 번째 연구로, 체색 형성 관련 기능유전자 발굴을 위한 후보유전자로 개볼락의 체색 타입별 차등발현유전자를 확보한 것에 의의가 있다. 향후에는 이들 후보유전자의 발현양상 및 기능을 분석하여 개볼락의 복잡한 체색 패턴과 관련된 기능유전자의 특성을 밝히고자 한다.

• BMB Reports
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• 제53권9호
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• pp.484-489
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• 2020

Epilepsy is a neurological disorder characterized by unpredictable seizures, which are bursts of electrical activity that temporarily affect the brain. Cereblon (CRBN), a DCAFs (DDB1 and CUL4-associated factors), is a well-established protein associated with human mental retardation. Being a substrate receptor of the cullin-RING E3 ubiquitin ligase (CRL) 4 complex, CRBN mediates ubiquitination of several substrates and conducts multiple biological processes. In the central nervous system, the large-conductance Ca²⁺-activated K⁺ (BK_Ca) channel, which is the substrate of CRBN, is an important regulator of epilepsy. Despite the functional role and importance of CRBN in the brain, direct injection of pentylenetetrazole (PTZ) to induce seizures in CRBN knock-out mice has not been challenged. In this study, we investigated the effect of PTZ in CRBN knock-out mice. Here, we demonstrate that, compared with WT mice, CRBN knock-out mice do not show the intensification of seizures by PTZ induction. Moreover, electroencephalography recordings were also performed in the brains of both WT and CRBN knockout mice to identify the absence of significant differences in the pattern of seizure activities. Consistently, immunoblot analysis for validating the protein level of the CRL4 complex containing CRBN (CRL4^Crbn) in the mouse brain was carried out. Taken together, we found that the deficiency of CRBN does not affect PTZ-induced seizure.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제14권4호
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• pp.229-233
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• 2010

Amyloid precursor protein binding protein-1 (APP-BP1) binds to the carboxyl terminus of amyloid precursor protein and serves as a bipartite activation enzyme for the ubiquitin-like protein, NEDD8. Previously, it has been reported that APP-BP1 rescues the cell cycle S-M checkpoint defect in Ts41 hamster cells, that this rescue is dependent on the interaction of APP-BP1 with hUba3. The exogenous expression of APP-BP1 in neurons has been reported to cause DNA synthesis and apoptosis via a signaling pathway that is dependent on APP-BP1 binding to APP. These results suggest that APP-BP1 overexpression contributes to neurodegeneration. In the present study, we explored whether APP-BP1 expression was altered in the brains of Tg2576 mice, which is an animal model of Alzheimer's disease. APP-BP1 was found to be up-regulated in the hippocampus and cortex of 12 month-old Tg2576 mice compared to age-matched wild-type mice. In addition, APP-BP1 knockdown by siRNA treatment reduced cullin-1 neddylation in fetal neural stem cells, suggesting that APP-BP1 plays a role in cell cycle progression in the cells. Collectively, these results suggest that increased expression of APP-BP1, which has a role in cell cycle progression in neuronal cells, contributes to the pathogenesis of Alzheimer's disease.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제29권2호
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• pp.195-204
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• 2021

Cereblon (CRBN), a substrate receptor of cullin 4-RING E3 ligase (CRL4) regulates the ubiquitination and degradation of c-Jun, mediating the lipopolysaccharide-induced cellular response. However, the upstream signaling pathway that regulates this process is unknown. In this study, we describe how endoplasmic reticulum (ER) stress reversely regulates sequestosome-1 (p62)and c-Jun protein levels. Furthermore, our study reveals that expression of p62 attenuates c-Jun protein levels through the ubiquitinproteasome system. Conversely, siRNA knockdown of p62 elevates c-Jun protein levels. Immunoprecipitation and immunoblotting experiments demonstrate that p62 interacts with c-Jun and CRBN to form a ternary protein complex. Moreover, we find that CRBN knockdown completely abolishes the inhibitory effect of p62 on c-Jun. Using brefeldin A as an inducer of ER stress, we demonstrate that the p62/c-Jun axis participates in the regulation of ER stress-induced apoptosis, and that CRBN is required for this regulation. In summary, we have identified an upstream signaling pathway, which regulates p62-mediated c-Jun degradation. Our findings elucidate the underlying molecular mechanism by which p62/c-Jun axis regulates the ER stress-induced apoptosis, and provide a new molecular connection between ER stress and apoptosis.

• Molecules and Cells
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• 제37권11호
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• pp.833-840
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• 2014

Cullin4-RING ubiquitin ligase (CRL4) is a family of multi-subunit E3 ligases. To investigate the possible involvement of CRL4 in heat stress response, we screened T-DNA insertion mutants of putative CRL4 substrate receptors that exhibited altered patterns in response to heat stress. One of the mutants exhibited heat stress tolerance and was named heat stress tolerant DWD1 (htd1). Introduction of HTD1 gene into htd1-1 led to recovery of heat sensitivity to the wild type level, confirming that the decrease of HTD1 transcripts resulted in heat tolerance. Therefore, HTD1 plays a negative role in thermotolerance in Arabidopsis. Additionally, HTD1 directly interacted with DDB1a in yeast two-hybrid assays and associated with DDB1b in vivo, supporting that it could be a part of a CRL4 complex. Various heat-inducible genes such as HSP14.7, HSP21, At2g03020 and WRKY28 were hyper-induced in htd1-1, indicating that HTD1 could function as a negative regulator for the expression of such genes and that these genes might contribute to thermotolerance of htd1-1, at least in part. HTD1 was associated with HSP90-1, a crucial regulator of thermotolerance, in vivo, even though the decrease of HTD1 did not affect the accumulation pattern of HSP90-1 in Arabidopsis. These findings indicate that a negative role of HTD1 in thermotolerance might be achieved through its association with HSP90-1, possibly by disturbing the action of HSP90-1, not by the degradation of HSP90-1. This study will serve as an important step toward understanding of the functional connection between CRL4-mediated processes and plant heat stress signaling.