TRIM48 (Kr.11q11), RNF101 (C_IV) osallistuu oksidatiivisen stressin vasteen säätelyyn

TRIM48 (Kr.11q11), RNF101, (C-IV)  osallistuu oxidatiivisen stressin vasteen säätelyyn

TRIM48 polyubikitinoi  PRMT1  (metyylitransferaasientsyymin), joka säätelee   metyloimalla  ASK-1 entsyymin inaktiiviksi , joten ASK-1  pääsee aktivoituman

Ensivaikutelma tämän pienen TRIM48 proteiinin rakenteesta on sen hahmossa esiintyvät haaralliset aminohapot (i, v, l) , (BCAA, branched chain aminoacids: valiini (V) , isoleusiin (I) ja leusiini (L) . Niillähän on CH3-(metryyli) ja CH3-CH2- (etyyli) ryhmiä terminaalisesti peptidin pinnalla. Sikäli on loogista että PRMT1 transmetylaasi voisi lukea sen metyylejä ja sitten joutuisi ubikitinaatiok48- kohteeksi ja silppuriin. Vain aktiivista SAM- molekyylistä se saa siirrettävää metyyliä. PRMT entsyymejä esiintyy runsaasti ( kts edellinen artikkeli). Sen sijaan TRIM48 esiintymä on miltei havaitsematonta. Löytyy yksi artikkeli ja kartta sen mahdollisesta funktiosta PRMT1:n ubikitinaatiossa ja silppuriin johdossa. Kuvasta näkyy miten signaloimistie siten johtaa apoptoosisignaalin säätelyyn ( kts. Artikkelin suomennos alla). TRIM40 molekyyli on pieni 224 aminohappoa. RING- domeeni sijaitsee aminohappojaksossa 31-61. Zn2+ sitovia kohtia on 8 kpl. 

 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/79097

TRIM48 proteiinirakenteesta lisätieto:

ORIGIN      
        1 msrriivgtl qrtqrnmnsg isqvfqrelt cpicmnyfid pvtidcghsf crpcfylnwq
       61 dipiltqcfe ciktiqqrnl ktnirlkkma slarkaslwl flsseeqmcg ihretkkmfc 

 121 evdrsllcll csssqehryh rhcpaewaae ehwekllkkm qslwekacen qrnlnvettr
      181 ishwkafgdi lyrsesvllh mpqplnlalr agpitglrdr lnqf
//

 

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/NP_077019.2

http://cancerres.aacrjournals.org/content/64/8/2793
Myös ASK-1 molekyylistä katson hieman lisätietoa. Siinä ei tosin ASK:n aktivaation  säätely näy.
Tämä ASK-1 toimii kaspaasista riippumattomassa apoptoositiessä. http://cancerres.aacrjournals.org/content/canres/64/8/2793/F6.medium.gif

Cell Rep. 2017 Nov 28;21(9):2447-2457. doi:

ASK-1 on tärkeä entsyymi luonnollisen immuniteetin alueella .

Hakusanalla MAP3K5/ASK1 löytyy enemmän tietoa:
 https://www.nextprot.org/entry/NX_Q99683/

Täsä lähteestä havaitsee miten laaja-alaisesti tärkeä on ASK1 aktivaatio seuramuksineen. Sen toiminta on luonnollisen  immuniteetin alueella ja  ASK1 on essentielli isäntäkehon puolustusjärjestelmässä  monia patogeeneja vastaan. Se välittää  monia stressivasteita, kuten oksidatiivisen stressin vasteta  ja myös  reseptorivälitteisten  tulehduksellisten signaalien  (TNF, LPS) vasteita.
 Kun ASK-1  aktivoituu, se on ylävirran aktivaattori MKK/JNK signaalin välityskaskadille ja p38 MAPK signaalinvälityskaskadille  fosforyloimalla ja aktivoimalla useita MAP kinaasikinaaseja kuten  MAP2K4/SEK1, MAP2K3/MKK3, MAP2K6/MKK6 ja MAP2K7/ MKK7.
  Sitten  MAP2K5 puolestaan aktivoi p38 MAPK ja c-jun N-terminaalisen kinaasin(JNK).
Sekä p38MAPK ja JNK  kontrolloivat transkriptiotekijöitä  aktivoivaa proteiinia 1 (AP-1).

• OVERVIEWSerine/threonine kinase which acts as an essential component of the MAP kinase signal transduction pathway. Plays an important role in the cascades of cellular responses evoked by changes in the environment. Mediates signaling for determination of cell fate such as differentiation and survival. Plays a crucial role in the apoptosis signal transduction pathway through mitochondria-dependent caspase activation. MAP3K5/ASK1 is required for the innate immune response, which is essential for host defense against a wide range of pathogens. Mediates signal transduction of various stressors like oxidative stress as well as by receptor-mediated inflammatory signals, such as the tumor necrosis factor (TNF) or lipopolysaccharide (LPS). Once activated, acts as an upstream activator of the MKK/JNK signal transduction cascade and the p38 MAPK signal transduction cascade through the phosphorylation and activation of several MAP kinase kinases like MAP2K4/SEK1, MAP2K3/MKK3, MAP2K6/MKK6 and MAP2K7/MKK7. These MAP2Ks in turn activate p38 MAPKs and c-jun N-terminal kinases (JNKs). Both p38 MAPK and JNKs control the transcription factors activator protein-1 (AP-1).TP + a protein = ADP + a phosphoprotein.
  EC 2.7.11.25 Definition
  It requires the following cofactor

  Mg(2+) CHEBI:18420
  ASK-1  is regulated in the following manner
  Activated by various stressors, including oxidative stress, endoplasmic reticulum stress, and calcium overload, as well as by receptor-mediated inflammatory signals, such as the tumor necrosis factor (TNF) and lipopolysaccharide (LPS). Homophilic association of MAP3K5/ASK1 through the C-terminal coiled-coil domains and the heteromeric complex formation of MAP3K5/ASK1 with the reduced form of thioredoxin (TXN), constitutes an inactive form of the kinase (PubMed: 17210579, PubMed: 9564042). Upon ROS-induced dissociation of TXN from MAP3K5/ASK1, TRAF2 and TRAF6 are reciprocally recruited to MAP3K5/ASK1 and form the active MAP3K5/ASK1 signalosome, in which TRAF2 and TRAF6 appear to facilitate the active configuration of MAP3K5/ASK1 (PubMed: 9774977, PubMed: 10688666, PubMed: 11920685). MAP3K5/ASK1 activity is also regulated through several phosphorylation and dephosphorylation events. Thr-838 is an activating phosphorylation site that is autophosphorylated and phosphorylated by MAP3K6/ASK2 and dephosphorylated by PPP5C (PubMed: 11689443). Ser-83 and Ser-1033 are inactivating phosphorylation sites, the former of which is phosphorylated by AKT1 and AKT2 (PubMed: 11154276, PubMed: 12697749, PubMed: 15094778). Phosphorylation of Ser-966 induces association of MAP3K5/ASK1 with the 14-3-3 family proteins, which suppresses MAP3K5/ASK1 activity (PubMed: 10411906, PubMed: 14688258). Calcium/calmodulin-activated protein phosphatase calcineurin (PPP3CA) has been shown to directly dephosphorylate this site (PubMed: 14749717). SOCS1 binds to ASK1 by recognizing phosphorylation of Tyr-718 and induces MAP3K5/ASK1 degradation in endothelial cells (PubMed: 16407264). Also dephosphorylated and activated by PGAM5. Contains an N-terminal autoinhibitory domain. Once activated targeted for proteosomal degradation by RC3H2-mediated ubiquitination (PubMed: 244486K 

 Kaavakuva  TRIM48 säätelystä 

•  http://www.cell.com/cell-reports/abstract/S2211-1247(17)31627-3http://www.cell.com/cell-reports/abstract/S2211-1247(17)31627-3

  10.1016/j.celrep.2017.11.007. TRIM48 Promotes ASK1 Activation and Cell Death through Ubiquitination-Dependent Degradation of the ASK1-Negative Regulator PRMT1. Hirata Y¹, Katagiri K² et al.

Tiivistelmä: Apotoosisignaalia säätelevä kinaasi 1 (ASK) ( toiselta nimeltä MAPKKK5) on eräs oxidatiiviseen stressiin vastaava kinaasi ja sitä säätelee monet interaktiomolekyylit ja posttranslationaaliset modifikaatiot. Kuitnkein, mikä on se tapa miten nämä molkyylit ja modifikaatiot yhteistyössä säätelevät ASK1:n aktiivisuutta pysyy edelleen suurelta osin tuntemattomana. Tässä ( katso yläkuvaa) osoitetaan, mtien TIM48 osaltaan vaikuttaa oksidatiiviseen stressiin reagoivan ASK1- entsyymin aktivaation. Eräs seulonta tunnisti TRIM48:n kanssa interaktioon joutuvan proteiinin, proteiiniarginiinimetyylitransferaasin 1(PRMT1) (Kts. artikkeli erikseen) , joka säätelee negatiivisesti ASK-1- aktivaatiota lisäämällä ASK-1 interaktiota metyyliväliteisesti tioredoxiiniin. Trx tioredoxiini ontäten toinen ASK_1 :n negatiivinen säätelijä- ( TRX-ASK-1 interaktiossa TRX on ditiolimuodossaan, siis -SH ryhmät vapaana, redusoituna) .

(Oksidatiivinen stressi (ROS) vaikutaa ASK1 aktivoitumsita, sillä sen partneri Trx osallistuu Redox reaktioihin ja muuttuu disulfidimuotoon jonka kansa ASK1 ei tee interaktiota vaan autofosforykloituu ellei PRMT1 ehdi liittää metylaatiolla sitä uuteen Trx ditioliin pysymään inaktiivina)

TRIM48 nopeuttaa ASK1:n aktivoitumista sillä tavalla, että K48 -polyubikitinoi sitä inaktiiviksi säätelevän metyylitransferaasin ja hajoittaa sen.

Entä jos TRIM48 on poistogeeninen?

On havaittu että silloin oksidatiivisen stressin indusoima ( Trx:n inaktivoimana pitämän) ASK1- aktivaation määrä) vähenee ja samoin ASK1- aktivaatiosta johtuva apoptoosi. (Itseasiassa kai vähene Trx-ASK1 kompleksi, joka voi tunnistaa oksidatiivisen stressin).

Jos TRIM48 asetettiin yliexpressioon, se edisti hiiren xenograftimallissa syöpäsolun kuolemaa .

Nämä tulokset viittaavat siihen, että TRIM48 nopeuttaa oksidatiivisen strssin indusoimaa ASK-1 (MAPKKK5:n) aktivaatiota ja sen aiheutamaa apoptoosia PRMT1:n ( proteiinin arginiinin metyylitransferaasin) K48-polyuikitinaatiolla ja proteosomaalisella hajoituksella .

Tätmä tutkimus tarjoaa hienosäätöisen apoptoosimekanismin kaavan , jossa huomioidaan osallistuvien entsyymien posttranslationaaliset modifikaatiot8 kuetn polyubikitinaatio, metylaatio, fosforylaatio).
 http://www.cell.com/cms/attachment/2119175663/2090166062/fx1.jpghttp://www.cell.com/cms/attachment/2119175663/2090166062/fx1.jpg
 

• Apoptosis signal-regulating kinase 1 (ASK1) is an oxidative stress-responsive kinase that is regulated by various interacting molecules and post-translational modifications. However, how these molecules and modifications cooperatively regulate ASK1 activity remains largely unknown. Here, we showed that tripartite motif 48 (TRIM48) orchestrates the regulation of oxidative stress-induced ASK1 activation. A pull-down screen identified a TRIM48-interacting partner, protein arginine methyltransferase 1 (PRMT1), which negatively regulates ASK1 activation by enhancing its interaction with thioredoxin (Trx), another ASK1-negative regulator.
• TRIM48 facilitates ASK1 activation by promoting K48-linked polyubiquitination and degradation of PRMT1.
• TRIM48 knockdown suppressed oxidative stress-induced ASK1 activation and cell death,
• whereas forced expression promoted cancer cell death in mouse xenograft model. These results indicate that TRIM48 facilitates oxidative stress-induced ASK1 activation and cell death through ubiquitination-dependent degradation of PRMT1. This study provides a cell death mechanism fine-tuned by the crosstalk between enzymes that engage various types of post-translational modifications.

KEYWORDS: ASK1; MAPK; PRMT1; TRIM48; apoptosis; cancer; oxidative stress; tumor; ubiquitin PMID: 29186683 DOI: 10.1016/j.celrep.2017.11.007

TRIM48
ASK1, apoptosis signal regulating kinase entzyme, apotoosisignaalia säätelevä kinasientsyymi (MAPKKK5)
PRMT1, proteiini arginiini metyylitransferaasi 1