Neuroni iz moždanog tkiva pacova obojenog u zeleno antitijelom na ubikvitin C-terminalnu hidrolazu L1 (UCH-L1) koja jače ističe tijelo ćelije i slabije ćelijske procese. Astrociti su obojeni crvenom bojom antitijela na GFAP protein koji se nalazi u citoplazmatskimfilamentima. Jedra svih tipova ćelija obojena su u plavo bojom koja vezuje DNK. Antitijela, priprema ćelija i slika koju generira EnCor Biotechnology Inc.
Ljudski UCH-L1 i blisko srodni protein UCHL3 imaju jednu od najkomplikovanijih struktura do sada otkrivenih za protein, sa pet ukrštanja čvorova. Nagađa se da struktura čvorova može povećati otpornost proteina na razgradnju u proteasomu.[6][7]
Konformacija UCH-L1 proteina također može biti važan pokazatelj neuroprotekcije ili patologije. Naprimjer, pokazalo se da dimer UCH-L1 pokazuje potencijalno patogenu aktivnost ligaza i može dovesti do gore spomenutog povećanja agregacije α-sinukleina.[8] S18Y polimorfizam UCH-L1 je pokazalo se da su manje skloni dimerizaciji.[9]
Funkcija
UCH-L1 je član porodice gena čiji proizvodi hidroliziraju male C-terminalne adukte ubikvitina, kako bi se generirao ubikvitinski monomer. Ekspresija UCH-L1 je visoko specifična za neurone i ćelije difuznog neuroendokrinog sistema i njihove tumore. Obilno je prisutan u svim neuronima (zahvata 1–2% ukupnih proteina mozga), posebno eksprimiran u neuronima i sjemeniciima/jajnicima.[5][10]
Iako je ekspresija proteina UCH-L1 specifična za neurone, otkriveno je da ga i tkivo testisa/jajnika eksprimira u određenim ćelijskim linijama tumora pluća.[12] Ova abnormalna ekspresija UCH-L1 je implicirana u raku i dovela je do označavanja UCH-L1 kao onkogena.[13]
Nadalje, postoje dokazi da bi UCH-L1 mogao imati ulogu u patogenezi membranskog glomerulonefritisa, jer je de novo ekspresija UCH-L1 u podocitima nađena u PHN, pacovskom modelu ljudskog mGN.[14]
Smatra se da ova ekspresija UCH-L1 barem djelomično izaziva hipertrofiju podocita.[15]
Klinički značaj
Tačkasta mutacija (I93M) u genu koji kodira ovaj protein implicirana je kao uzrok Parkinsonove bolesti u jednoj njemačkoj porodici, iako je ovaj nalaz kontroverzan, jer ni kod jednog drugog pacijenta s Parkinsonovom bolešću ova mutacija nije pronađena.[16][17]
Nadalje, otkriveno je da je polimorfizam (S18Y) u ovom genu povezan sa smanjenim rizikom od Parkinsonove bolesti.[18] Posebno se pokazalo da ovaj polimorfizam ima antioksidativno djelovanje.[19]
Još jedna potencijalno zaštitna funkcija UCH-L1 je njegova prijavljena sposobnost da stabilizuje monoubikvitin, važnu komponentu ubikvitin proteasomskog sistema. Smatra se da stabilizacijom monomera ubikvitina i na taj način sprečavajući njihovu degradaciju, UCH-L1 povećava raspoloživi skup ubikvitina koji će biti označen na proteinima koji su predodređeni da budu razgrađeni proteasomom.[9]
Pacijenti s ranom neurodegeneracijom u kojoj je uzročna mutacija bila u genu UCHL1 (konkretno, domen za vezivanje ubikvitina, E7A) pokazuju sljepilo, cerebelumsku ataksiju, nistagmus, disfunkciju dorzalnog stuba i disfunkciju gornjih motornih neurona.[22]
Također se pokazalo da UCH-L1 stupa u interakciju sa alfa-sinukleinom, drugim proteinom koji je uključen u patološke promjene Parkinsonove bolesti. Izvještava se da je ova aktivnost rezultat njene aktivnosti ubikvitil-ligaze koja može biti povezana s I93M patogenom mutacijom u genu.[8]
Nedavno je pokazano da UCH-L1 stupa u interakciju sa E3 ligazom, parkin. Pokazalo se da se parkin vezuje i ubikvitiniluje UCH-L1, kako bi promovirao lizosomsku degradaciju UCH-L1.[24]
^Doran JF, Jackson P, Kynoch PA, Thompson RJ (Jun 1983). "Isolation of PGP 9.5, a new human neurone-specific protein detected by high-resolution two-dimensional electrophoresis". Journal of Neurochemistry. 40 (6): 1542–7. doi:10.1111/j.1471-4159.1983.tb08124.x. PMID6343558. S2CID24386913.
^Meyer-Schwesinger C, Meyer TN, Münster S, Klug P, Saleem M, Helmchen U, Stahl RA (Feb 2009). "A new role for the neuronal ubiquitin C-terminal hydrolase-L1 (UCH-L1) in podocyte process formation and podocyte injury in human glomerulopathies". The Journal of Pathology. 217 (3): 452–64. doi:10.1002/path.2446. PMID18985619. S2CID23851206.
^Wang J, Zhao CY, Si YM, Liu ZL, Chen B, Yu L (Jul 2002). "ACT and UCH-L1 polymorphisms in Parkinson's disease and age of onset". Movement Disorders. 17 (4): 767–71. doi:10.1002/mds.10179. PMID12210873. S2CID23026015.
Rasmussen HH, van Damme J, Puype M, Gesser B, Celis JE, Vandekerckhove J (Dec 1992). "Microsequences of 145 proteins recorded in the two-dimensional gel protein database of normal human epidermal keratinocytes". Electrophoresis. 13 (12): 960–9. doi:10.1002/elps.11501301199. PMID1286667. S2CID41855774.
Edwards YH, Fox MF, Povey S, Hinks LJ, Thompson RJ, Day IN (Oct 1991). "The gene for human neurone specific ubiquitin C-terminal hydrolase (UCHL1, PGP9.5) maps to chromosome 4p14". Annals of Human Genetics. 55 (Pt 4): 273–8. doi:10.1111/j.1469-1809.1991.tb00853.x. PMID1840236. S2CID25763146.
Doran JF, Jackson P, Kynoch PA, Thompson RJ (Jun 1983). "Isolation of PGP 9.5, a new human neurone-specific protein detected by high-resolution two-dimensional electrophoresis". Journal of Neurochemistry. 40 (6): 1542–7. doi:10.1111/j.1471-4159.1983.tb08124.x. PMID6343558. S2CID24386913.
Onno M, Nakamura T, Mariage-Samson R, Hillova J, Hill M (Mar 1993). "Human TRE17 oncogene is generated from a family of homologous polymorphic sequences by single-base changes". DNA and Cell Biology. 12 (2): 107–18. doi:10.1089/dna.1993.12.107. PMID8471161.
Larsen CN, Price JS, Wilkinson KD (maj 1996). "Substrate binding and catalysis by ubiquitin C-terminal hydrolases: identification of two active site residues". Biochemistry. 35 (21): 6735–44. doi:10.1021/bi960099f. PMID8639624.
D'Andrea V, Malinovsky L, Berni A, Biancari F, Biassoni L, Di Matteo FM, Corbellini L, Falvo L, Santoni F, Spyrou M, De Antoni E (Oct 1997). "The immunolocalization of PGP 9.5 in normal human kidney and renal cell carcinoma". Il Giornale di Chirurgia. 18 (10): 521–4. PMID9435142.
Leroy E, Boyer R, Auburger G, Leube B, Ulm G, Mezey E, Harta G, Brownstein MJ, Jonnalagada S, Chernova T, Dehejia A, Lavedan C, Gasser T, Steinbach PJ, Wilkinson KD, Polymeropoulos MH (Oct 1998). "The ubiquitin pathway in Parkinson's disease". Nature. 395 (6701): 451–2. Bibcode:1998Natur.395..451L. doi:10.1038/26652. PMID9774100. S2CID204997455.
Wada H, Kito K, Caskey LS, Yeh ET, Kamitani T (Oct 1998). "Cleavage of the C-terminus of NEDD8 by UCH-L3". Biochemical and Biophysical Research Communications. 251 (3): 688–92. doi:10.1006/bbrc.1998.9532. PMID9790970.
Lincoln S, Vaughan J, Wood N, Baker M, Adamson J, Gwinn-Hardy K, Lynch T, Hardy J, Farrer M (Feb 1999). "Low frequency of pathogenic mutations in the ubiquitin carboxy-terminal hydrolase gene in familial Parkinson's disease". NeuroReport. 10 (2): 427–9. doi:10.1097/00001756-199902050-00040. PMID10203348.
Harhangi BS, Farrer MJ, Lincoln S, Bonifati V, Meco G, De Michele G, Brice A, Dürr A, Martinez M, Gasser T, Bereznai B, Vaughan JR, Wood NW, Hardy J, Oostra BA, Breteler MM (Jul 1999). "The Ile93Met mutation in the ubiquitin carboxy-terminal-hydrolase-L1 gene is not observed in European cases with familial Parkinson's disease". Neuroscience Letters. 270 (1): 1–4. doi:10.1016/S0304-3940(99)00465-6. PMID10454131. S2CID26352360.
Saigoh K, Wang YL, Suh JG, Yamanishi T, Sakai Y, Kiyosawa H, Harada T, Ichihara N, Wakana S, Kikuchi T, Wada K (Sep 1999). "Intragenic deletion in the gene encoding ubiquitin carboxy-terminal hydrolase in gad mice". Nature Genetics. 23 (1): 47–51. doi:10.1038/12647. PMID10471497. S2CID34253163.