PSMD4

La subunidad reguladora no ATPasa 4 del proteasoma 26S , también conocida como subunidad reguladora del proteasoma 26S Rpn10 (nomenclatura sistemática), es una enzima que en humanos está codificada por el gen PSMD4 . ^{[ 5 ] [ 6 ]} Esta proteína es una de las 19 subunidades esenciales que contribuyen al ensamblaje completo del complejo del proteasoma 19S. ^{[ 7 ]}

El gen PSMD4 codifica una de las subunidades no ATPasa de la base reguladora 19S, la subunidad Rpn10. Se han identificado pseudogenes en los cromosomas 10 y 21. ^{[ 6 ]} El gen PSMD4 humano tiene 10 exones y se localiza en la banda cromosómica 1q21.3.

La subunidad reguladora 4 no ATPasa del proteasoma 26S humano tiene un tamaño de 41 kDa y está compuesta por 377 aminoácidos. El pI teórico calculado de esta proteína es 4,68. Un procesamiento alternativo durante la expresión génica genera una isoforma de la proteína en la que falta la secuencia de aminoácidos del 269 al 377, mientras que la secuencia de aminoácidos entre el 255 y el 268 se reemplaza de DSDDALLKMTISQQ a GERGGIRSPGTAGC. ^{[ 8 ]}

El complejo proteasómico 26S generalmente consta de una partícula central 20S (CP o proteasoma 20S) y una o dos partículas reguladoras 19S (RP o proteasoma 19S) ubicadas a uno o ambos lados de la estructura en forma de barril del 20S. Las CP y las RP poseen características estructurales y funciones biológicas distintas. En resumen, el subcomplejo 20S presenta tres tipos de actividades proteolíticas: similares a la caspasa, a la tripsina y a la quimotripsina. Estos sitios activos proteolíticos se encuentran en el interior de una cámara formada por cuatro anillos apilados de subunidades 20S, lo que evita el encuentro aleatorio entre proteínas y enzimas y la degradación proteica incontrolada. Las partículas reguladoras 19S reconocen las proteínas marcadas con ubiquitina como sustrato de degradación, las despliegan a una conformación lineal, abren la compuerta de la partícula central 20S y guían el sustrato hacia la cámara proteolítica. Para hacer frente a tal complejidad funcional, la partícula reguladora 19S contiene al menos 18 subunidades constitutivas. Estas subunidades se pueden clasificar en dos clases según su dependencia de ATP: subunidades dependientes de ATP y subunidades independientes de ATP. De acuerdo con la interacción proteica y las características topológicas de este complejo multisubunitario, la partícula reguladora 19S se compone de un subcomplejo base y un subcomplejo de tapa. La base consta de un anillo de seis ATPasas AAA (subunidades Rpt1-6, nomenclatura sistemática) y cuatro subunidades no ATPasa ( Rpn1 , Rpn2 , Rpn10 y Rpn13 ). Por lo tanto, la subunidad reguladora no ATPasa 2 del proteasoma 26S (Rpn1) es un componente esencial para la formación del subcomplejo base de la partícula reguladora 19S. Tradicionalmente, se consideraba que Rpn10 residía entre el subcomplejo base y el subcomplejo de tapa. Sin embargo, investigaciones recientes proporcionan una estructura alternativa de la base 19S mediante un enfoque integrador que combina datos de microscopía crioelectrónica, cristalografía de rayos X, reticulación química específica de residuos y varias técnicas proteómicas. Rpn2 es una proteína rígida ubicada en el lateral del anillo de la ATPasa, que sirve de conexión entre la tapa y la base. Rpn1 es conformacionalmente variable y se sitúa en la periferia del anillo de la ATPasa. Los receptores de ubiquitina Rpn10 y Rpn13 se encuentran más distales en el complejo 19S, lo que indica que se incorporaron al complejo en una etapa tardía del proceso de ensamblaje. ^{[ 9 ]}

Como maquinaria de degradación responsable de aproximadamente el 70% de la proteólisis intracelular, ^{[ 10 ]} el complejo proteasoma (proteasoma 26S) desempeña un papel fundamental en el mantenimiento de la homeostasis del proteoma celular. En consecuencia, las proteínas mal plegadas y dañadas deben eliminarse continuamente para reciclar aminoácidos para nueva síntesis; paralelamente, algunas proteínas reguladoras clave cumplen sus funciones biológicas mediante degradación selectiva; además, las proteínas se digieren en péptidos para la presentación de antígenos MHC de clase I. Para satisfacer estas complejas demandas en el proceso biológico mediante proteólisis espacial y temporal, los sustratos proteicos deben ser reconocidos, reclutados y finalmente hidrolizados de manera controlada. Por lo tanto, la partícula reguladora 19S posee una serie de capacidades importantes para abordar estos desafíos funcionales. Para reconocer la proteína como sustrato designado, el complejo 19S tiene subunidades capaces de reconocer proteínas con una etiqueta degradativa especial, la ubiquitinación. También posee subunidades que pueden unirse a nucleótidos (por ejemplo, ATP) para facilitar la asociación entre las partículas 19S y 20S, así como para provocar cambios conformacionales en los extremos C-terminales de la subunidad alfa que forman la entrada del sustrato del complejo 20S. Rpn10 es una subunidad esencial de la partícula reguladora 19S y contribuye al ensamblaje del subcomplejo "base". En el subcomplejo base, Rpn1 ofrece una posición de acoplamiento para la subunidad Rpn10 en su porción solenoide central, aunque dicha asociación con Rpn10 se estabiliza mediante una tercera subunidad, Rpn2 . ^{[ 11 ]} Rpn10 actúa como receptor de sustratos proteicos poliubiquitinados. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

El proteasoma y sus subunidades tienen relevancia clínica por al menos dos razones: (1) un ensamblaje complejo alterado o un proteasoma disfuncional pueden estar asociados con la fisiopatología subyacente de enfermedades específicas, y (2) pueden utilizarse como dianas farmacológicas para intervenciones terapéuticas. Más recientemente, se ha intensificado el estudio del proteasoma para el desarrollo de nuevos marcadores y estrategias de diagnóstico. Una comprensión más profunda y completa de la fisiopatología del proteasoma debería conducir a aplicaciones clínicas en el futuro.

Los proteasomas forman un componente fundamental del sistema ubiquitina-proteasoma (UPS) ^{[ 13 ]} y del correspondiente control de calidad de proteínas (PQC) celular. La ubiquitinación de proteínas y la posterior proteólisis y degradación por el proteasoma son mecanismos importantes en la regulación del ciclo celular , el crecimiento y la diferenciación celular , la transcripción génica, la transducción de señales y la apoptosis . ^{[ 14 ]} Posteriormente, un ensamblaje y una función comprometidos del complejo proteasoma conducen a una reducción de las actividades proteolíticas y a la acumulación de especies de proteínas dañadas o mal plegadas. Dicha acumulación de proteínas puede contribuir a la patogénesis y a las características fenotípicas en enfermedades neurodegenerativas, ^{[ 15 ] [ 16 ]} enfermedades cardiovasculares, ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]} respuestas inflamatorias y enfermedades autoinmunes, ^{[ 20 ]} y respuestas sistémicas al daño del ADN que conducen a neoplasias malignas . ^{[ 21 ]}

Varios estudios experimentales y clínicos han indicado que las aberraciones y desregulaciones del UPS contribuyen a la patogénesis de varios trastornos neurodegenerativos y miodegenerativos, incluyendo la enfermedad de Alzheimer , ^{[ 22 ]} la enfermedad de Parkinson ^{[ 23 ]} y la enfermedad de Pick , ^{[ 24 ]} la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), ^{[ 24 ]} la enfermedad de Huntington , ^{[ 23 ]} la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob , ^{[ 25 ]} y enfermedades de las neuronas motoras, enfermedades por poliglutamina (PolyQ), distrofias musculares ^{[ 26 ]} y varias formas raras de enfermedades neurodegenerativas asociadas con demencia . ^{[ 27 ]} Como parte del sistema ubiquitina-proteasoma (UPS), el proteasoma mantiene la homeostasis de las proteínas cardíacas y, por lo tanto, juega un papel significativo en la lesión isquémica cardíaca , ^{[ 28 ]} la hipertrofia ventricular ^{[ 29 ]} y la insuficiencia cardíaca . ^{[ 30 ]} Además, se acumula evidencia de que el UPS juega un papel esencial en la transformación maligna. La proteólisis del UPS juega un papel importante en las respuestas de las células cancerosas a señales estimuladoras que son críticas para el desarrollo del cáncer. En consecuencia, la expresión génica por degradación de factores de transcripción , tales como p53 , c-jun , c-Fos , NF-κB , c-Myc , HIF-1α, MATα2, STAT3 , proteínas de unión al elemento regulado por esteroles y receptores de andrógenos están todos controlados por el UPS y por lo tanto involucrados en el desarrollo de varias neoplasias malignas. ^{[ 31 ]} Además, el UPS regula la degradación de productos de genes supresores de tumores tales como poliposis adenomatosa del colon ( APC ) en cáncer colorrectal, retinoblastoma (Rb). y el supresor tumoral de von Hippel-Lindau (VHL), así como una serie de protooncogenes ( Raf , Myc , Myb , Rel , Src , Mos , ABLEl UPS también participa en la regulación de las respuestas inflamatorias. Esta actividad se atribuye generalmente al papel de los proteasomas en la activación de NF-κB, que a su vez regula la expresión de citocinas proinflamatorias como TNF-α , IL-β, IL-8 , moléculas de adhesión ( ICAM-1 , VCAM-1 , P-selectina ) y prostaglandinas y óxido nítrico (NO). ^{[ 20 ]} Además, el UPS también desempeña un papel en las respuestas inflamatorias como regulador de la proliferación de leucocitos, principalmente a través de la proteólisis de ciclinas y la degradación de inhibidores de CDK . ^{[ 32 ]} Por último, los pacientes con enfermedades autoinmunes como LES , síndrome de Sjögren y artritis reumatoide (AR) presentan predominantemente proteasomas circulantes que pueden utilizarse como biomarcadores clínicos . ^{[ 33 ]}

Se ha demostrado que PSMD4 interactúa con RAD23A ^{[ 34 ] [ 35 ]} y RAD23B . ^{[ 34 ]}