ASB E3ubikitiiniligaasit, Ankyriinitoistot (ANK) ja SOCS-box domeenit, CLR tyyppisten E3-ligaasien alaryhm ASB

Tässä CLR-tyyppisten ligaasien alaryhmissä on mm.   VHL ja SCF, BTB  ja ASB alaryhmät ASB muistuttaa esim.  SCF ryhmää  kompleksinmuodostusominaisuuksiltaan. .

Myös tästä ASB E3 ligaasiryhmästä löytyy niitä, 
jotka tekevät interaktion  happihomeostaasijärjestelmään kuuluvien tekijöiden kanssa. 

 Ensinnäkin  tämän ryhmän  jäseniä on 18 ASB E3 ligaasia. Niillä kaikilla on  ankyriinitoistodomeeni N-terminaalisesti ja SOCS- nox domeeni C-terminaalisesti.

ASB tarkoittaa:   Ankyrin(ANK)  repeat SOCS Box.
SOCS tarkoittaa  Suppressing Of Cytokine Signaling.  
Rakenteeltan useimmat ASB ligaasit ovat  Cullin-RING ligaaseja, CLR.
ASB-geeniperheessä on konservoitunut substraatin tunnistava kompleksi ECS, (Elongiini-Cul-SOCS)  , ja se  siirtää spesifisesti ubikitiinin (Ub)   substraattina olevalle soluproteiineille kohdentaen sen  proteosomaaliseen silppuriin (2005, 2012).
ECS-kompleksi taas tunnetaan aktiivista osuudestaan  Hypoksian  Indusoiman Faktorin -1 ( HIF-1) hajoittamiseen ja  sillä tavalla  se osallistuu hapen homeostaasiin. (Maxwell et al.  1999 kuva VHL)
Edelleen sillä on  silmiinpistävästi yleistä samankaltaisuutta toisen  CUL-RING-tyyppisen  E-ligaasialaryhmän kanssa , jossa on SCF- kompleksi.  (Kile et al. 2002).

ASB ligaasit  on nimetty  numeroilla ASB1, ASB2, ...ASB18.

Otan nyt esiin vain sen ASB- tekijän,  josta erityisesti mainitaan osallistuminen  omalla tavallaan happihomeostaasin tekijöiden karttaan,  koska  Nobelin palkinto jaettiin  juuri  tästä  säätelyalueesta ja  VHL- ligaasi ( CUL-RING- tyyppisten ligaasien  yksi alaryhmä)  tuli siinä yhteydessä mainituksi, koska  se johtaa HIF-1alfan proteosomaaliseen silppuriin  normoksiassa  tunnistamalla  HIF-1a:n  proliineihin asettuneet  OH-ryhmät( hydroksiproliinirakenteet). Koetan ymmärtää ASB-alaryhmän erityispiirteitä.

Ensinnäkin  tietoa   näiden E3-ligaasien yleisominaisuuksista.Tämä alla oleva linkki antaa siten  erityistietoa ASB9 -nimisestä  ASB-perheenjäsenestä.  linkissä kerrotaan tarkemmin ASB9:stä.

 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/bi400758h

(Suom) ASB4 (7q21.3)  tietoa: ASB4 on FIH:n hydroksyloima substraatti ja edistää verisuonien erilaistumista hapesta riippuvalla tavalla. FIH on HIF1a:ta estävä tekijä.  HIF1 tunnistaa hypoksian ja saa tietoa hapesta proliinihydroksylaasien avulla. FIH tunnistaa  hapen sekä  oksidatiivisen stressin tässä happihomeostaasissa ja antaa  tietoa HIF1a:lle happitilanteesta  hydroksyloimalla HIF1a:n   asparagiiniin.  Mutta muutkin proteiinit  ovat perillä kudoshappitilanteesta. Happipitoisuus moduloi ASB4:n funktiota. Happea  sensivä FIH hydroxyloi myös ASP4:n  hapesta riippuvalla mekanismilla.  ASB4:llä on funktionsa  verisuonistossa,  vaskulaarisen solulinjan erilaistumisesssa. Normoxia edistää ASB  E3 ligaasin sitoutumista  substraattiproteiineihin ja niiden johtamista silppuriin  ja täten  verisuonien erilaistuminen moduloituu ( Normaalistihan on tärkeää että verisuoni pysyy jatkuvasti aukinaisena ja kunnossa, eikä varinaisesti   muutu kutistuen  tai neogeneettisesti) 

 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/NP_057200.1

REFERENCE   1  (residues 1 to 426)
  AUTHORS   Ferguson JE 3rd, Wu Y, Smith K, Charles P, Powers K, Wang H and
            Patterson C.
  TITLE     ASB4 is a hydroxylation substrate of FIH and promotes vascular
            differentiation via an oxygen-dependent mechanism
  JOURNAL   Mol. Cell. Biol. 27 (18), 6407-6419 (2007)
   PUBMED   17636018

 The molecular mechanisms of endothelial differentiation into a functional vascular network are incompletely understood. To identify novel factors in endothelial development, we used a microarray screen with differentiating embryonic stem (ES) cells that identified the gene for ankyrin repeat and SOCS box protein 4 (ASB4) as the most highly differentially expressed gene in the vascular lineage during early differentiation. Like other SOCS box-containing proteins, ASB4 is the substrate recognition molecule of an elongin B/elongin C/cullin/Roc ubiquitin ligase complex that mediates the ubiquitination and degradation of substrate protein(s). High levels of ASB4 expression in the embryonic vasculature coincide with drastic increases in oxygen tension as placental blood flow is initiated. However, as vessels mature and oxygen levels stabilize, ASB4 expression is quickly downregulated, suggesting that ASB4 may function to modulate an endothelium-specific response to increasing oxygen tension.
 Consistent with the hypothesis that ASB4 function is regulated by oxygen concentration, ASB4 interacts with the factor inhibiting HIF1alpha (FIH) and is a substrate for FIH-mediated hydroxylation via an oxygen-dependent mechanism.
Additionally, overexpression of ASB4 in ES cells promotes differentiation into the vascular lineage in an oxygen-dependent manner. We postulate that hydroxylation of ASB4 in normoxia promotes binding to and degradation of substrate protein(s) to modulate vascular differentiation.

ORIGIN      
        1 mdgttapvtk sgaaklvkrn flealksndf gklkailiqr qidvdtvfev edenmvlasy
       61 kqgywlpsyk lksswatglh lsvlfghvec llvlldhnat incrpngktp lhvacemanv
      121 dcvkilcdrg aklncyslsg htalhfcttp ssilcakqlv wrganvnmkt nnqdeetplh
      181 taahfglsel vafyvehgai vdsvnahmet plaiaaywal rfkeqeyste hhlvcrmlld
      241 ykaevnardd dfksplhkaa wncdhvlmhm mleagaeanl mdingcaaiq yvlkvtsvrp
      301 aaqpeicyql llnhgaariy ppqfhkviqa chscpkaiev vvnayehirw ntkwrraipd
      361 ddlekywdfy hslftvccns prtlmhlsrc airrtlhnrc hraipllslp lslkkyllle
      421 pegiiy

MISTÄ kulmasta  ASB4 ligaasi  vaikuttaa  happihomeostaasiin, joka on happea sensivän  FIH (HIF-inhibiittorin) ja hypoksiaa sensivän   HIF1  proteiinin  toimintakenttää?
Tästä  mainitaan  , että ASB4 on FIH:n ( HIF1:n  inhibiittorin)   yksi hydroksylaatiosubstraatti, kohdeproteiini, joita on muitakin ja niillä taas on jokin muu  toimintakenttä. ASB4 toimii  vaskulaarisella alueella.

 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31299612

Australiasta kerrottiin  seuraavaa Redox-biologian lehdessä pari viikkoa sitten: Siitä saa käsityksen miten  FIH toimii erään toisen kohdeproteiinien suhteen.  Esimerkissä on OTUB1 ja se on   deubikitinaasi (DUB) .

• Hapesta riippuvaisen  sidoksen muodostus FIH:n avulla säätelee  kohdeproteiinia, deubikitinaasia  OTUB1.

Redox Biol. 2019 Sep;26:101265. doi: 10.1016/j.redox.2019.101265. Epub 2019 Jul 2. Oxygen-dependent bond formation with FIH regulates the activity of the client protein OTUB1.

Pickel C¹, Günter J², Ruiz-Serrano A¹, Spielmann P¹, Fabrizio JA³, Wolski W⁴, Peet DJ³, Wenger RH⁵, Scholz CC⁶. Abstrakti.

• Proteiini-proteiini-interaktiot (PPI) tapahtuvat molekyylitasossa ja tavallisesti ne ovat  hetkellisten  ei-kovalenttisten  kommunikaatioiden  tapaisia, kun taas muut kovalentit kommunikaatiot paitsi ubikitinaatio ovat harvinaisia. Solujen  adaptoimisessa FIH ( HIF:ä estävä tekijä),  joka puolestaan tuntee hapen  ja oksidatiivisen stressin,    antaa  hapen ja   oksidatiivisen stressin tilannetietoa  HIF:lle joka tuntee vain hypoksian. Tämän  tiedonannon FIH tekee   asparagiinihydroksylaatiolla.  (Asparagiini , Asn, N, on proteiinin  aminohappotähde) .
• Tiedemehet   tutkivat, osallistuisiko FIH  kehon  hypoksiaan adaptoitumiseen jollain muullakin mekansimillakin ja he tunnistivat  erään hypoksialle herkän, todennäköisesti kovalenttisen sidosmuodostuksen, jonka FIH teki useiden  kohdproteiinien kannsa. Niihin kuului  eräs DUB (OTUB ryhmästä OTUB1). Biokemialliset analyysit varmistivat  translaation aikaisen amidisidosmuodostuksen  FIH-ja OTUB1- proteiinien kesken. Sitä tapahtuu nisäkkäiden  ja bakteerien solujen sisällä, mutta ei eristettyjen proteiinien kesken.  Sidoksen muodostuksen katalysoi  FIH, mutta reaktio oli suuresti riippuvainen  solun mikromiljöön hapen saatavuudesta. Solujen sisällä muodostui heterodimeerikompleksi, ja siihen  kuuluu kaksi FIH-molekyyliä ja  yksi kovalentisti linkkiytynyt OTUB1- deubikitinaasi.  OTUB1:n deubikitinoivaa (DUB-)  aktiivisuutta säätelee   OTUB1-FIH-kompleksin muodostuminen. 
• Tutkijoiden  löydöt paljastavat  täten hyvin suurta  happiherkyyttä osoittavan vaihtoehtoisen mekanismin, jolla keho adaptoituu   hypoksiaan. Tätä mekanismia välittää asparagiinia (N, Asn) modifioivan dioxygenaasin  katalysoima kovalentti proteiini-proteiini-interaktio (PPI).

Protein:protein interactions are the basis of molecular communication and are usually of transient non-covalent nature, while covalent interactions other than ubiquitination are rare. For cellular adaptations, the cellular oxygen and peroxide sensor factor inhibiting HIF (FIH) confers oxygen and oxidant stress sensitivity to the hypoxia inducible factor (HIF) by asparagine hydroxylation. We investigated whether FIH contributes to hypoxia adaptation also through other mechanisms and identified a hypoxia sensitive, likely covalent, bond formation by FIH with several client proteins, including the deubiquitinase . Ovarian Tumor domain containing Ubiquitin aldehyde Binding protein 1 (OTUB1). Biochemical analyses were consistent with a co-translational amide bond formation between FIH and OTUB1, occurring within mammalian and bacterial cells but not between separately purified proteins. Bond formation is catalysed by FIH and highly dependent on oxygen availability in the cellular microenvironment. Within cells, a heterotrimeric complex is formed, consisting of two FIH and one covalently linked OTUB1. Complexation of OTUB1 by FIH regulates OTUB1 deubiquitinase activity. Our findings reveal an alternative mechanism for hypoxia adaptation with remarkably high oxygen sensitivity, mediated through covalent protein-protein interactions catalysed by an asparagine modifying dioxygenase.

Muistiin 16.10.2019. 

Copyright © 2019 The Authors. Published by Elsevier B.V. All rights reserved. KEYWORDS:

Deubiquitinase; HIF; Hydroxylase; Hypoxia; Oxygen sensor; Ubiquitin system

.

Hewitson KS, McNeill LA, Riordan MV, Tian YM, Bullock AN, Welford RW, et al. 

Hypoxia-inducible factor (HIF) asparagine hydroxylase is identical to factor inhibiting HIF (FIH) and is related to the cupin structural family. J Biol Chem. 2002;277:26351–5.

--PF10014 is a novel family of 2-oxyglutarate-Fe(2+) -dependent dioxygenases

Sitten takaisin pääaiheeseen:  ASB4 ja  kudoshapen tunnistusjärjestelmän proteiiniverkosto:

( tässä "Rubiks" modulissa)

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=ASB4++ligase%2C+FIH+hydroxylation

 Mol Cell Biol. 2007 Sep;27(18):6407-19. Epub 2007 Jul 16.

ASB4 is a hydroxylation substrate of FIH and promotes vascular differentiation via an oxygen-dependent mechanism.Ferguson JE 3rd¹, Wu Y, Smith K, Charles P, Powers K, Wang H, Patterson C.Department of Pharmacology, University of North Carolina, Chapel Hill, North Carolina, USA. Abstract

The molecular mechanisms of endothelial differentiation into a functional vascular network are incompletely understood. To identify novel factors in endothelial development, we used a microarray screen with differentiating embryonic stem (ES) cells that identified the gene for ankyrin repeat and SOCS box protein 4 (ASB4) as the most highly differentially expressed gene in the vascular lineage during early differentiation.
 Like other SOCS box-containing proteins, ASB4 is the substrate recognition molecule of an elongin B/elongin C/cullin/Roc ubiquitin ligase complex that mediates the ubiquitination and degradation of substrate protein(s).
High levels of ASB4 expression in the embryonic vasculature coincide with drastic increases in oxygen tension as placental blood flow is initiated. However, as vessels mature and oxygen levels stabilize, ASB4 expression is quickly downregulated, suggesting that ASB4 may function to modulate an endothelium-specific response to increasing oxygen tension.
Consistent with the hypothesis that ASB4 function is regulated by oxygen concentration, ASB4 interacts with the factor inhibiting HIF1alpha (FIH) and is a substrate for FIH-mediated hydroxylation via an oxygen-dependent mechanism.
 Additionally, overexpression of ASB4 in ES cells promotes differentiation into the vascular lineage in an oxygen-dependent manner.
 We postulate that hydroxylation of ASB4 in normoxia promotes binding to and degradation of substrate protein(s) to modulate vascular differentiation.

PMID:

17636018

PMCID:

PMC2099627

DOI:

10.1128/MCB.00511-07

[Indexed for MEDLINE]

Free PMC Article

•