Investigations into the interplay between the ubiquitin-like modifier FAT10 and the E3 ligases HUWE1 or CHIP

Abstract

Das Ubiquitin-ähnliche Protein FAT10 ist an vielen verschiedenen zellulären Prozessen beteiligt. Dabei spielen sowohl kovalente als auch nicht-kovalente Wechselwirkungen mit FAT10 eine Rolle und führen neben dem proteasomalen Abbau zu diversen funktionellen Konsequenzen für die FAT10-Interaktionspartner. In der vorliegenden Studie wurde die Funktion der HECT-Typ E3-Ligase HUWE1 als mutmaßliche E3-Ligase für FAT10 sowie als FAT10-Konjugationssubstrat untersucht. Dabei wurde HUWE1 als neuer kovalenter und nicht kovalenter FAT10-Interaktionspartner identifiziert. Die Daten zeigten, dass HUWE1 in einer FAT10-Diglycin-abhängigen Weise über die FAT10-Konjugationskaskade in Zellen und in vitro FAT10yliert wird und dass dies HUWE1 dem proteasomalen Abbau zuführt. Da jedoch Cystein-Mutationen innerhalb der katalytischen Domäne von HUWE1 die Interaktion mit FAT10 nicht verhinderten und da HUWE1 weder die Gesamt-FAT10-Konjugation beeinflusste noch spezifisch die FAT10ylierung eines Substratproteins vermittelte, deuten die Daten eher auf eine Funktion von HUWE1 als spezifisches Substrat von FAT10 hin als auf eine Funktion als E3-Ligase für die FAT10-Konjugation. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass das mit HUWE1 interagierende Protein AMBRA1 ebenfalls nicht-kovalent mit FAT10 interagierte, was Hinweise auf eine Beteiligung von FAT10 an der HUWE1-abhängigen AMBRA1-vermittelten Mitophagie liefert. Außerdem wurden funktionelle Konsequenzen der FAT10-Bindung an die U-Box E3-Ligase CHIP als neues Substrat und nicht-kovalenter Interaktionspartner untersucht. Die Daten zeigten eine kovalente Modifikation von CHIP mit FAT10 an verschiedenen Bindungsstellen sowie einen proteasomalen Abbau von FAT10yliertem CHIP. Durch die nicht-kovalente Wechselwirkung schien FAT10 die Chaperon-abhängige CHIP-Aktivität zur Ubiquitinierung eines hitzedenaturierten Modellsubstrats in vitro negativ zu beeinflussen. Somit liefert diese Studie Hinweise auf eine Funktion von FAT10 bei der Qualitätskontrolle ungefalteter und fehlgefalteter Proteine.