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Proteinqualitätskontrolle des endoplasmatischen Retikulums: die zentrale Funktion der Ubiquitin-Protein-Ligase Der3/Hrd1p
(2001) Deak, Peter M.; Wolf, Dieter H. (Prof. Dr.)
Das endoplasmatische Retikulum (ER) ist diejenige Organelle eukaryoter Zellen, in der sekretorische Proteine ihre native Struktur einnehmen, posttranslatorisch modifiziert werden und ihren Weitertransport in Richtung Golgi-Apparat, Vakuole bzw. Lysosom, Plasmamembran und Extrazellulärraum antreten. Proteine, bei denen die Faltung nicht erfolgreich abgeschlossen werden kann, werden von einem System der Protein-Qualitätskontrolle erkannt, in das Zytosol rücktransportiert und vom Ubiquitin-Proteasom-System abgebaut. Studien an dem eukaryoten Modellorganismus Saccharomyces cerevisiae haben gezeigt, dass neben dem Sec61-Translokon, dem lumenalen Chaperon Kar2p und den Ubiquitin-konjugierenden (E2-) Enzymen Ubc1p, Ubc6p und Ubc7p am ER-Abbau u.a. die neu identifizierten Membranproteine Der1p, Der3/Hrd1p und Hrd3p beteiligt sind. Der3/Hrd1p fällt durch seine RING-H2-Finger-Domäne auf, einem Sequenzmotiv, dass bei einer Reihe von Ubiquitin-Protein-Ligasen (E3-Enzymen) angetroffen wird. Um entscheiden zu können, ob Der3/Hrd1p die Rolle eines solchen Enzyms innerhalb des ERAD-Systems übernimmt, wurde die exakte Membran-Topologie des Proteins bestimmt. Es durchspannt die ER-Membran sechs mal und der Carboxyterminus, einschließlich der RING-H2-Domäne, ist zum Zytosol hin orientiert. Es wurde gezeigt, dass Der3/Hrd1p in vivo an der Ubiquitylierung des Substrats Carboxypeptidase Y (CPY*) beteiligt ist und sich in vitro selbst ubiquityliert, jeweils in Abhängigkeit von einer funktionellen RING-Domäne. Diese Befunde sowie die RING-Finger-abhängige Bindung von Ubc7p an Der3/Hrd1p identifizieren Der3/Hrd1p eindeutig als die am ER-Abbauprozess beteiligte Ubiquitin-Protein-Ligase.