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CSHL Ubiquitins, autophagy & disease 참석 후기
| 작성자 | 관리자 | ||
|---|---|---|---|
| 작성일 | 2019-06-12 | 조회수 | 2,713 |
| 원문 | 생물학연구정보센터(BRIC) | ||
| 출처 | http://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=report&id=3243&Page=1 | ||
| 첨부파일 | |||
pdf_0003243.pdf(739.65KB)CSHL Ubiquitins, autophagy & disease 참석 후기
[요약문]
2019년 4월 23일~27일 뉴욕 Cold Spring Harbor Laboratory에서 Ubiquitins, autophagy & disease meeting에 참석하였다. Keynote speaker인 UCSF의 Jonathan Weissman 교수와 NIH의 Richard Youle 박사를 포함해 유비퀴틴, 오토파지와 관련된 총 48개의 강연과 90개의 포스터 발표가 5일에 걸쳐 진행되었다. 참석인원은 총 200여명이었으며, Meet the Speakers Lunch, Wine and Cheese Party 등 다른 연구자들과 소통할 수 있는 프로그램도 준비되어 서로의 연구에 대한 토론이 활발하게 진행되었다.
[목차]
Ⅰ. 주요 발표 내용
1. 4월 23일 주요 내용
- Quality Control
2. 4월 24일 주요 내용
- Physiology
- Drug discovery
3. 4월 25일 주요 내용
- Autophagy
- Ubiquitin in the nucleus
4. 4월 26일 주요 내용
- Disease
Ⅱ. 총평
[내용]
Ⅰ. 주요 발표 내용
1. 4월 23일 주요 내용
1st Session: Ribosome quality control
1) The role of two ligases in protecting the cell from failed translation reactions
Jonathan Weissman (Keynote speaker). 이분은 protein folding, ribosomal quality control 관련 연구를 진행하고 있으며, 이번 학회에서는 ubiquitination과 ribosome quality control 간의 연관성에 대한 발표를 진행하였다. mRNA 이상으로 인해 ribosome이 translation을 마치지 못한 상태로 계속 존재하게 되면 이는 세포에 큰 위협이 된다. 그렇기 때문에 이러한 ‘stalled’ ribosome을 제거하는 기작이 존재하는데 그것을 Ribosome Quality control Complex (RQC)라고 한다. Weissman 교수 연구팀은 Ribosome profiling 기법과 stalled ribosome의 peptide에 생성되는 carboxy-terminal alanine and threonine extensions (CAT tails)에 표지하는 방법을 이용하여 기존에 잘못 translation된 polypeptide를 제거하는 것으로 알려진 Ltn1이라는 E3 ubiquitin ligase가 CAT tail에 직접 ubiquitination을 하는 것이 아니라 ribosome exit tunnel에 있는 lysine을 expose하여 ubiquitination을 유도한다는 사실을 발견하였다.
2) Mechanism of ribosome-associated quality control
Harvard medical school의 Sichen Shao 교수팀은 RQC에 의해 변화되는 RNA에 관해 연구하고 있으며, 본 학회에서는 RQC가 일어나는 상황에서의 tRNA modification에 대한 연구를 발표하였다. 이 연구에서는 RQC에 의해서 tRNA가 정교하게 잘리는 것을 확인하였는데, 이것이 ANKZF1과 60S ribosomal subunit의 interaction에 의해 일어난다는 것을 밝혔으며, 이 기작은 peptide가 ubiquitination되었을 때에만 일어난다는 사실을 밝혔다. 또한 tRNA를 자르는 enzyme으로 Vms1p를 제시하였고, 이렇게 잘리게 된 tRNA는 amino acid와 결합하는 3’ CCA부분이 제거되고, 이를 통해 stalled ribosome에서 벗어난다. 이후 이 tRNA는 다시 재활용된다. 이 과정을 통해 RQC가 일어날 때 tRNA의 손실을 막는 것으로 보인다.
3) Mallosteric misfolding and rhomboidal retrotranslocation: Lesson from regulated ERAD
Endoplasmic-reticulum-associated protein degradation (ERAD)는 conformation이 망가진 단백질에 선택적으로 작용하여 분해를 일으키는 기작이다. 이를 통해 세포가 항상성을 유지한다. ERAD가 어떻게 특이적으로 작용하는지에 대한 연구는 UCSD의 Randy Hampton 교수팀에서 진행하고 있다. 이번 학회에서는 Hmg2라는 DNA repair와 관련된 membrane protein이 ERAD에 의해서 어떻게 조절되는지에 대해 발표하였다. Hmg2는 GGPP라는 sterol pathway molecule과 결합하게 되면 가역적인 변화가 일어나면서 HRD pathway에 의해 인식된다. 결국 Hmg2는 ubiquitination이 되고, ubiquitin proteasome system에 의해 degrade된다. GGPP는 나노몰 농도 수준에서 작용하고 유사한 물질들에 의해 활성 저해가 일어날 수 있음이 관찰되었다. 이 연구는 약물이 단백질의 folding에 영향을 주어 분해되도록 유도하는 “mallostery” effect의 실제 예시 중 하나이다.
2. 4월 24일 주요 내용
2nd session: Physiology / Screens
1) Multiplex CRISPR/Cas9 library screens targeting ubiquitin and autophagy networks
siRNA나 CRISPR/Cas system을 이용한 단일 유전자 발현 저해 전략은 ubiquitination이나 autophagy 분야에서 흔하게 사용되는 방법이다. 하지만 이러한 방법들은 시간 및 비용이 많이 든다는 단점이 있다. 이를 보완하기 위해 독일 Goethe university의 Ivan Dikic는 circular synthesized (3Cs) gene을 기반으로 한 발현 저해 라이브러리를 제작하였다. 이를 통해 총 1,010개의 gRNA를 만들었고 이를 사람의 deubiquitining enzyme (DUB)연구에 활용하였다. DUB와 autophagy의 연관성을 확인하기 위해 fluorescent LC3를 기반으로 한 reporter system을 FACS를 이용하여 DUB의 활성이 autophagy를 유발하는지 확인하였다. 그 결과 597개의 기존에 알려지지 않은 유전자 간의 상관관계를 확인하였고, 그와 동시에 이를 분석할 수 있는 분석 방법을 개발해서 발현 저해 기반 라이브러리를 이용한 스크리닝을 더 효율적으로 할 수 있도록 하였다.
2) Anaphase-promoting complex (APC/C)-dependent control of cell identity
세포조직의 발달과 항상성 유지에 progenitor cell의 생장은 필수적이다. Progenitor cell의 gene expression은 잘 통제되는 것으로 유명하다. 세포분열이 진행되면서 전사가 저해될 때 세포 종류에 따른 gene expression program은 새로운 cell cycle에 들어갈 때마다 재시작되어야 하는데, 어떻게 이러한 조절이 가능한지에 대한 연구는 별로 진행되지 않았다. UC Berkeley의 Eugene Oh는 progenitor cell의 세포분열 시 gene expression이 조절되는 방법으로 ubiquitin 관련 메커니즘을 확인하였다. 세포분열이 일어날 때 histone ubiquitination이 일어난다는 사실은 이미 알려져 있었지만 어떠한 E3 ligase가 작용을 하는 지는 알려져 있지 않았다. 이를 확인하기 위해 UV-crosslinking 이후 histone을 pull-down해서 Mass spectrometry를 진행했지만 E3 ligase를 확인할 수 없었다. 이후 denaturing immunoprecipitation을 통해 전사 조절 인자인 WDR5와 TBP가 E3 ligase인 APC/C를 transcription start site (TSS)로 이동시킨다는 사실을 발견하였다. 이렇게 이동한 APC/C는 histone에 K11/K48 ubiquitin chain을 붙이고 이로 인해 TSS에서 nucleosome이 제거되고 progenitor cell 특이적인 gene expression이 일어나게 된다.
3) A multi-omics screening approach for DUB-based tumor vulnerabilities identifies OTUD6B as a new oncogene in multiple myeloma
Multiple myeloma (MM)은 골수의 plasma cell에 발생하는 혈액암의 일종으로, 치료법의 발전에도 불구하고 완치할 수 없는 질병으로 새로운 약물의 발견이 필요하다. Proteosome의 작용을 저해시켰을 때 빠르게 반응하는 것으로 보아 MM에서 ubiquitin proteasome system이 중요한 역할을 한다는 것을 추측할 수 있다. Technical university of Munich의 Carmen Richter는 CRISPR/Cas9을 이용한 DUB screening으로 MM cell에서 중요한 역할을 하는 DUB인 OTUD6B를 확인하였다. 이후 이 DUB의 기질을 확인하기 위해 proximity based labeling과 mass spectrometry를 이용한 proteome wide screening을 진행하였고, 그 결과 LIN28B라는 기질을 찾아내었다. LIN28B는 miRNA 조절을 통해 RAS같은 oncogene을 stabilize한다고 알려진 단백질인데 OTUD6B는 LIN28B의 cold shock domain과 결합하고, 이 결합은 phosphorylation이 되면 약해진다. 그리고 in vivo ubiquitination study를 통해 OTUD6B가 없으면 LIN28B의 ubiquitination이 증가하고 이 chain은 K48 chain이어서 degradation이 촉진되는 것을 밝혔다. 이를 통해 MM cell을 특이적으로 죽일 수 있는 drug target으로 OTUD6B가 유망할 것이라 제시하였다.
4) C-terminal end-directed protein elimination by CRL2 ubiquitin ligases
Miscellaneous defective protein은 특이적으로 제거되는데, 그 분자적 기작은 알려진 바가 없다. Academia sinica의 Chi S Yen 연구팀은 DesCEND (Destruction via C-End Degrons)라는 메커니즘을 통해 C-terminus에 문제가 있는 단백질들을 제거한다는 것을 밝혔다. 이 과정은 CRL2라는 E3 ligase에 의해 진행이 된다. DesCEND에 의해 분해되는 단백질들은 C-terminus에 특이적인 서열을 가지고 있는데, 끝부분에 glycine이 오는 경우에 분해되는 경우가 많았고, selenocystein이 있는 경우에는 거의 분해되지 않았다.
