Роль и разнообразие форм протеасом в норме и при патологии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, доктор наук Морозов Алексей Владимирович

• Морозов Алексей Владимирович
• доктор наук
• 2022

Оглавление диссертации доктор наук Морозов Алексей Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Введение

1.2. Механизмы деградации белков в клетке

1.3. Убиквитин-протеасомная система

1.3.1 Протеасомы. Уровни организации протеасом в клетке

1.3.1.1 20Б протеасома

1.3.1.1.1 Конститутивные протеасомы

1.3.1.1.2 Иммунопротеасомы

1.3.1.1.3 Промежуточные протеасомы

1.3.1.1.4 Тимопротеасомы

1.3.1.1.5 Сперматопротеасомы

1.3.1.2 Регуляторы протеасом

1.3.1.2.1 19Б активатор

1.3.1.2.2 11БаР активатор

1.3.1.2.3 11Бу активатор

1.3.1.2.4 Активатор РА200

1.3.1.2.5 Р131 регулятор

1.3.1.3 Протеасома-ассоциированные белки

1.3.1.3.1 Ест29

1.3.1.3.2 №р14

1.3.1.3.3 ЦсИ37

1.3.1.4 Пост-трансляционные модификации протеасом

1.3.2 Значение разнообразия протеасом

1.3.3 Убиквитин-протеасомная система при стрессе

1.3.4 Протеасомы при онкологических заболеваниях

1.3.4.1 Подходы к терапии новообразований на основе препаратов влияющих на

функциональное состояние УПС

1.3.5 Убиквитин-протеасомная система при нейродегенеративных

заболеваниях

1.3.5.1 Подходы к терапии нейродегенеративных заболеваний на основе

препаратов влияющих на функциональное состояние УПС

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1 Животные и эксперименты с ними

2.1.1. Животные

2.1.2. Исследования эффективности ДНК-вакцин на модели канцерогенеза, индуцированного введением диэтилнитрозамина

2.1.3. Введение животным ингибитора 0МХ-0914 и физиологические тесты

2.1.4. Получение образцов спинного и головного мозга

2.1.5. Получение срезов гиппокампа мышей

2.2. Клетки

2.2.1. Клеточные линии

2.2.2. Култивирование клеток

2.2.3. Клонирование клеток и синхронизация клеточных клонов

2.2.4. Анализ жизнеспособности клеток

2.2.5. Трансфекция и сортировка клеток

2.3. Вирусы

2.3.1. Получение псевдовирусов

2.3.2. Оценка эффективности вирусной инфекции

2.4. Получение рекомбинантных субъединиц протеасом

2.5. Пептиды Ар

2.6. Тепловой шок

2.7. Эксперименты с белком теплового шока

2.7.1. Препараты белка БТШ70

2.7.2. Взаимодействие БТШ70 и isoAp

2.7.3. Анализ деградации БТШ70

2.8. Ультрацентрифугирование

2.8.1. Ультрацентрифугирование культуральной жидкости клеток после ТШ

2.8.2. Ультрацентрифугирование культуральной жидкости клеток, содержащей псевдовирусные частицы

2.8.3. Ультрацентрифугирование через градиент сахарозы

2.9. Выделение геномной ДНК, РНК и получение кДНК

2.10. РНК-секвенирование

2.11. Клонирование и разработка систем для проведения ПЦР в реальном времени

2.11.1. Разработка системы для характеристики количества транскриптов протеасомных генов в клетках человека

2.11.2. Разработка системы для характеристики количества транскриптов протеасомных генов в клетках мыши

2.11.3. ПЦР в реальном времени для оценки уровней экспрессии протеасомных генов, химерных генов, генов, кодирующих иммунные цитокины и гена HSPA1A

2.12. Получение антител к субъединицам протеасом

2.12.1. Подбор пептидов

2.12.2. Иммунизация кроликов и получение сывороток крови

2.12.3. Очистка и характеристика антител

2.13. Иммунопреципитация

2.14. Фракционирование протеасом

2.15. Ингибиторный анализ

2.15.1. Ингибирование протеасом в клетках

2.15.2. Циклогексимидная/пуромициновая гонка

2.16. Получение ядерной и цитоплазматической белковых фракций

2.17. Лизирование клеток и иммуноблоттинг

2.17.1. Лизирование клеток и тканей

2.17.2. Иммуноблоттинг

2.17.3. Метод двустадийного иммуноблоттинга

2.18. Анализ образцов в нативном геле

2.19. Двухмерный электрофорез

2.20. Определение активности протеасом

2.20.1. Флуорогенные субстраты

2.20.2. Определение активности протеасом в геле

2.20.3. Проба Ме4Боё1руЕЬ-ЛЬх3Ьеи3У8

2.20.4. Оценка протеолитической активности белковых фракций и очищенных 20Б и 26Б протеасом под действием БТШ70

2.21. Оценка флуоресценции АМС в присутствии различных концентраций АТФ

2.22. Иммуноферментный анализ

2.23. Флуоресцентная и конфокальная микроскопия

2.24. Иммунофлуоресценция

2.25. Масс-спектрометрия MALDI-TOF

2.26. Электрофизиология

2.27. Проточная цитометрия

2.28. Обработка клеток противоопухолевыми препаратами

2.29. Статистика

3. РЕЗУЛЬТАТЫ

3.1. Модификация имеющихся и разработка новых подходов для исследования свойств различных форм протеасом

3.1.1. Универсальные сигналы деградации, обеспечивающие гидролиз белков в клетках эволюционно-далеких организмов

3.1.2. Разработка клеточных линий для исследования экспрессии субъединиц, секреции и локализации неконститутивных протеасом

3.1.3. Влияние баланса магния и АТФ на активность 20S протеасом, измеряемую при помощи стандартных флуорогенных субстратов

3.2. Новые аспекты роли различных форм протеасом в норме

3.2.1. Роль форм протеасом в синаптической пластичности

3.2.1.1. Сравнительный анализ экспрессии субъединиц протеасом в разных отделах нервной системы мышей

3.2.1.2. Роль форм протеасом в обеспечении синаптической пластичности

3.2.2. Роль форм протеасом при нормальном старении

3.3. Протеасомы при стрессе

3.3.1. Динамика функциональной активности и экспрессии субъединиц протеасом в условиях адаптации клетки к тепловому шоку

3.3.2. Взаимодействие различных форм протеасом с белком теплового шока БТШ70

3.3.3. Активация иммунных протеасом при введении экзогенного БТШ70

3.4. Роль различных форм протеасом при нейродегенеративных заболеваниях

3.4.1. Роль форм протеасом при развитии болезни Альцгеймера

3.4.2. Роль форм протеасом при развитии бокового амиотрофического склероза

3.5. Протеасомы при онкологических заболеваниях

3.5.1. Эффекты противоопухолевых препаратов на экспрессию неконститутивных протеасом

3.5.2. Изучение действия комбинации витамина К и бортезомиба на клетках гепатоцеллюлярной карциномы

3.5.3. Изучение эффективности ДНК-вакцины, кодирующий альфа-фетопротеин с сигналом протеасомной деградации на модели гепатоцеллюлярной карциномы, вызванной введением канцерогена

3.6. Протеасомы и вирусы

3.6.1. Роль активности иммунных протеасом при заражении клеток псевдовирусными частицами

4. ОБСУЖДЕНИЕ

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

5. ВЫВОДЫ

6. БЛАГОДАРНОСТИ

7. СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

8. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Роль и разнообразие форм протеасом в норме и при патологии»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Убиквитин-протеасомная система (УПС) обеспечивает деградацию большинства внутриклеточных белков [1]. Протеасомы являются центральными элементами УПС и представляют собой крупные мультисубъединичные белковые комплексы, непосредственно ответственные за деградацию белка. Накапливающиеся данные свидетельствуют о значительном разнообразии структур протеасом. Описаны формы протеасом, содержащие различные каталитические субъединицы и присоединенные регуляторы [2]. Протеасомы, разрушают белки и производят разнообразные биологически-активные пептиды. Часть из пептидов презентуется на мембранах клеток в качестве антигенов, обеспечивая тем самым необходимые условия для протекания базовых иммунологических реакций. Большую роль в этих процессах играют неконститутивные протеасомы (промежуточные и иммунные протеасомы). Этот класс протеасом содержат специфические каталитические субъединицы и играет важную роль при развитии нормального клеточного ответа на стресс, при аутоиммунных реакциях [3], а также в развитии нейродегенеративных [4] и онкологических заболеваний [5]. В клинической практике используются ингибиторы протеасом для борьбы с онкологическими заболеваниями. Кроме этого, активно разрабатываются и исследуются ингибиторы, направленные на подавление активности неконститутивных протеасом для терапии аутоиммунных заболеваний. Однако многие особенности функционирования таких комплексов остаются малоизученными. В частности, остается без ответа основной вопрос: «Для чего нужно такое разнообразие протеасом в клетках и тканях». Чтобы ответить на этот вопрос требуется разработка новых подходов и моделей, а также проведение глубокого анализа экспрессии таких форм протеасом в разных тканях и при различных условиях. Такой анализ позволит установить роль отдельных форм протеасом в

функционировании организма и послужит основой для разработки терапевтических препаратов против широкого спектра патологий.

Цель и задачи работы. Целью работы является разработка новых подходов и определение роли различных форм протеасом в норме и патологии. К задачам работы относятся:

A) Разработка новых высоко чувствительных ПЦР систем для количественного анализа уровней экспрессии генов протеасом.

Б) Получение антител, позволяющих связывать отдельные формы протеасом в нативных условиях.

B) Получение репортерных клеточных линий, синтезирующих неконститутивные флуоресцентно-меченные протеасомы под контролем эндогенных механизмов регуляции экспрессии.

Г) Использование разработанных моделей и подходов для исследования разнообразия форм протеасом в ЦНС.

Д) Выявление роли неконститутивных протеасом в высшей нервной деятельности.

Ж) Характеристика изменений в пуле протеасом при стрессе. Исследование взаимодействия УПС с белком теплового шока 70 (БТШ70).

З) Характеристика изменений в пуле протеасом при развитии нейродегенеративных заболеваний.

И) Анализ эффекта противоопухолевых препаратов на экспрессию отдельных форм протеасом в клетках.

К) Оценка роли неконститутивных протеасом при ретровирусной инфекции.

Научная новизна. Новизна выполненной работы состоит в разработке моделей для изучения пула протеасом, а также выяснении роли отдельных форм протеасом в норме и при различных патологиях.

Для эффективного изучения роли различных форм протеасом требовалось сначала разработать новые подходы и модели. В этой связи в работе были созданы две системы для определения абсолютного количества содержания транскриптов всех каталитических субъединиц протеасом в образцах мыши и человека методом ПЦР в реальном времени. Получены уникальные антитела, связывающие различные (в том числе иммунные) субъединицы протеасом мышей, находящиеся в составе комплекса (протеасомы). С использованием технологии редактирования генома впервые получен набор опухолевых клеточных линий различной природы, синтезирующих субъединицу неконститутивных протеасом, слитую с флуоресцентным белком, экспрессия которой регулируется эндогенными механизмами регуляции. Показано, что химерная субъединица эффективно встраивается в состав протеасом. Был выявлен первый универсальный, переносимый деградационный сигнал дрожжевого белка, эффективно направляющий гидролиз белков в клетках высших эукариот. В работе впервые показано влияние свободного АТФ, входящего в состав реакционной смеси для характеристики протеолитической активности протеасом на эффективность гидролиза флуорогенных субстратов 20S протеасомами.

Использование существующих и разработанных подходов для исследования роли различных форм протеасом в норме и при паталогиях позволило получить важные научные и научно-практические результаты. В первую очередь были получены новые данные о роли протеасом, в том числе неконститутивных протеасом в центральной нервной системе (ЦНС). В ходе исследований выявлены значительные различия по экспрессии форм протеасом между разными отделами ЦНС. Установлено, что несмотря на крайне небольшое количество неконститутивных протеасом в нейронах в гиппокампе, ингибирование их активности приводит к нарушениям процессов, связанных с формированием памяти. Кроме того, охарактеризована динамика активности и экспрессии различных субъединиц протеасом при тепловом стрессе, показана роль

протеасомной деградации субъединиц и разрушения самих протеасом компонентами системы аутофагии при адаптации клеток к стрессу.

В работе впервые показано, что БТШ70, влияет на активность протеасом и является субстратом 20S протеасом. Охарактеризованы структурные домены белка, обеспечивающие его протеасомный гидролиз. В ходе проведения исследований, на мышиной модели старения показано, что введение экзогенного БТШ70 способствует продлению жизни и улучшению когнитивных функций мышей, при этом наблюдается повышение общей активности протеасом, а также экспрессии отдельных субъединиц протеасом, включая иммунные, и их регуляторов.

Установлено, что развитие болезни Альцгеймера сопровождается активацией экспрессии неконститутивных протеасом в коре головного мозга. Выявлено, что различные формы бета-амилоида оказывают разнонаправленное действие на активность различных форм протеасом, при этом инкубация с БТШ70 снижает негативные эффекты бета-амилоидов на компоненты убиквитин-протеасомной системы.

На модели ДFus(1-359) впервые проведена детальная характеристика изменений в пуле протеасом, сопровождающих развитие патологии подобной боковому амиотрофическому склерозу. Установлено, что развитие патологии сопровождается увеличением экспрессии генов субъединиц, а также количества и активности неконститутивных 26S протеасом в образцах спинного мозга животных.

Используя полученные генетически-модифицированные клеточные линии, было показано, что противоопухолевые препараты стимулируют экспрессии не конститутивных протеасом. В частности, было продемонстрировано, что при использовании комбинации витамина К и ингибитора протеасом бортезомиба наблюдается синергический эффект и более эффективная гибель опухолевых клеток.

Наконец, показано, что наличие и активность неконститутивных протеасом в гемопоэтических клетках является важным фактором, препятствующим их заражению лентивирусами.

Теоретическая и практическая значимость работы. Значимость работы сводится к нескольким основным пунктам.

A) Разработанные высокочувствительные ПЦР системы позволяют не только определять уровень экспрессии генов, кодирующих субъединицы протеасом, но и проводить количественные сравнения уровней экспрессии различных генов между собой, не прибегая к технологии секвенирования нового поколения и анализу транскриптомов, что является существенно более дорогим и трудоемким подходом.

Б) Полученные нами антитела могут быть использованы для иммунопреципитации отдельных форм протеасом, что позволяет количественно оценивать представленность тех или иных форм протеасом в общем пуле, проводить их детальные исследования [6], изучать взаимодействия конкретных форм протеасом с другими белками, а также пост-трансляционные модификации их субъединиц.

B) Полученные уникальные клеточные линии позволяют анализировать, локализацию и транспорт неконститутивных протеасом, их взаимодействия с различными белками и субстратами, а также изменения их экспрессии в живых клетках и в реальном времени. Таким образом, линии могут быть использованы не только для исследования свойств отдельных форм протеасом, но и для выявления соединений, активирующих или подавляющих синтез неконститутивных протеасом, что позволяет рассматривать их как универсальную платформу для подбора потенциальных терапевтических препаратов.

Г) Данные о противоположном действии АТФ и Mg2+ на эффективность гидролиза флуорогенных пептидов 20S протеасомами позволят повысить

точность определения активности протеасом и переоценить полученные ранее результаты.

Д) Выявленный в работе переносимый деградационный сигнал может быть использован при разработке вакцинных препаратов, обеспечивающих наработку и быструю протеасомную деградацию целевого белка в клетках, с целью активации специфического иммунного ответа.

Е) Показано, что использование комбинации бортезомиба с витамином К, позволяет снизить используемые дозы ингибитора протеасом, тем самым уменьшить его побочные эффекты, сохранив при этом его противоопухолевую эффективность. В результате проведенных исследований получено авторское свидетельство на противоопухолевый препарат (Патент RU 2563986).

Ж) Терапевтические препараты на основе БТШ70 представляют большой интерес для терапии различных заболеваний, в том числе нейродегенеративных. Полученные нами данные указывают на то, что цитотопротекторное действие БТШ70 ассоциировано со стимуляцией экспрессии и повышением активности определенных форм протеасом, обеспечивают необходимую связь между клиническим эффектом и молекулярным механизмом действия препарата.

З) На моделях болезни Альцгеймера и Бокового амиотрофического склероза у мышей, было выявлено повышение экспрессии и активности неконститутивных форм протеасом в отделах ЦНС. В частности, было выявлено разнонаправленное действие бета-амилоидов на активность различных форм протеасом, что указывает на новые аспекты развития данных протеинопатий и открывает новые возможности для подбора терапевтических препаратов для лечения нейродегенеративных заболеваний.

И) Полученные результаты указывают на то, что такие ингибиторы конкретных форм протеасом должны применяться с большой осторожностью, чтобы не провоцировать инфекцию клеток ретровирусами.

Методология и методы исследования. Разработка новых методов и подходов для изучения пула протеасом и исследования роли протеасом в норме и при патологиях требует применения всего арсенала современных методов молекулярной биологии, биоинформатики, биофизики и биоорганической химии.

Положения, выносимые на защиту.

1) Разработаны две высокочувствительные ПЦР системы для количественной оценки содержания транскриптов всех каталитических субъединиц протеасом в клетках человека и мыши.

2) Получены антитела, направленные к субъединицам протеасом мышей, позволяющие связывать протеасомы в нативных условиях.

3) Получены репортерные клеточные линии, экспрессирующие флуоресцентно-меченые неконститутивные протеасомы.

4) Выявлен первый деградационный сигнал дрожжевого белка, обеспечивающий эффективную протеасомную деградацию различных белков-субстратов в клетках млекопитающих.

5) Молекулы АТФ снижают эффективность деградации флуорогенных пептидов 20S протеасомами.

6) Показаны существенные отличия в экспрессии генов протеасом между отделами ЦНС мышей. При этом можно выделить группы генов, экспрессия которых одинаково изменяется в зависимости от отдела ЦНС, что указывает на наличие общих механизмов регуляции для каждой из выделенных групп генов в данных отделах. По соотношению уровней экспрессии генов протеасом, различные отделы ЦНС кластеризуются между собой на отделы с «высокими» и «низкими» уровнями экспрессии, что может указывать на сопоставимую функциональную нагрузку на протеасомы в отделах, составляющих одну группу. Установлено, что во всех исследованных отделах ЦНС, уровни

экспрессии генов конститутивных субъединиц, существенно превосходят уровни экспрессии генов иммунных субъединиц протеасом.

7) Специфическое ингибирование неконститутивных протеасом приводит к нарушению индукции долговременной потенциации.

8) После теплового шока происходит снижение с последующим постепенным восстановлением активности и содержания протеасом в клетках. Установлена роль УПС и системы аутофагии в уменьшении количества протеасом после ТШ.

9) Геропротекторное и цитопротекторное действие экзогенного белка теплового шока 70 (БТШ70) сопряжено с увеличением активности и экспрессии неконститутивных протеасом.

10) БТШ70 является субстратом 20S протеасом и может разрушаться по АТФ и убиквитин-независимому пути.

11) Пептиды бета-амилоида оказывают разнонаправленное влияние на активности 20S и 26S протеасом. Изменения активности протеасом, наблюдаемые при болезни Альцгеймера, могут быть связаны с модуляцией активности различных форм протеасом бета-амилоидами.

12) Действие противоопухолевых препаратов может быть частично обусловлено активацией экспрессии неконститутивных протеасом в клетках опухолей различной природы.

13) Выявлено синергическое действие витамина К и ингибитора протеасом бортезомиба на индукцию апоптоза в клетках гепатоцеллюлярной карциномы. Разработан и запотентован противоопухолевый препарат на основе комбинации витамина К и бортезомиба.

14) Эффективность заражения гемопоэтических клеток лентивирусами зависит от активности неконститутивных протеасом в них.

Степень достоверности результатов. В работе использовали современные методы молекулярной биологии, биохимии и биофизики. Работа проведена с использованием реактивов ведущих российских и международных производителей и оборудования, соответствующего международным стандартам. Животные содержались в специализированных вивариях согласно всем нормам гуманного обращения. Препараты белков были получены из коммерческих источников или выделены с использованием апробированных ранее методик. Культуры клеток происходили из международных коллекций и были дополнительно проверены на контаминацию микоплазмой. Результаты молекулярно-биологических и биохимических экспериментов статистически достоверны.

Апробация результатов. Результаты работы были доложены на международных Конгрессах Федерации европейских биохимических обществ (FEBS) в 2014, 2017, 2018, 2019 и 2021 гг. Результаты работы были также представлены (18-22 сентября 2017 года) на международной научной конференции по биоорганической химии «XII чтения памяти академика Ю. А. Овчинникова» и на VIII Российского симпозиума «Белки и пептиды» и во время 1-ой Всероссийской конференции «Внутриклеточный протеолиз», май 2021.

Объем диссертации. Диссертация изложена на 406 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, результатов, обсуждения полученных результатов и выводов. Материал иллюстрирован 6 таблицами и 107 рисунками. Список цитированной литературы включает 733 наименования.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Введение

Основу жизни составляют белковые молекулы, и процессы их синтеза всесторонне изучаются. При этом не менее важным процессам деградации белков до недавнего времени уделялось значительно меньше внимания. Работы А. Гершко, А. Чехановера и И. Роуза выявили эволюционно консервативную систему, отвечающую за разрушение большинства внутриклеточных белков и названную впоследствии убиквитин-протеасомной системой (УПС). Ученые были удостоены Нобелевской премии по химии в 2004 году, а во многих лабораториях начались работы по изучению структуры и компонентов УПС. Из названия «убиквитин-протеасомная система» можно понять, что ключевыми компонентами этой системы являются убиквитин и протеасомы. Действительно, белки, которые нужно разрушить, определенным образом помечаются молекулами белка убиквитина, что в последствии приводит к их селективному распознаванию и гидролизу в протеасомах. Протеасомы в свою очередь представляют собой мультисубъединичные белковые комплексы, которые благодаря наличию протеолитической активности могут расщеплять белковые молекулы до пептидов длиной от 2 до 25 аминокислотных остатков. Таким образом, протеасомы играют принципиально важную роль во всех клетках организма обеспечивая протеостаз и, за счет этого, так или иначе, вовлечены в регуляцию всех метаболических процессов в клетках. Так как клетки выполняют разные функции, входят в состав разных органов и тканей, могут оказаться в различных стрессовых ситуациях, подвергнуться заражению бактериями и вирусами в целях адаптации требуется определенная пластичность УПС в целом и протеасом в частности. Пластичность протеасом достигается за счет наличия нескольких уровней их организации и разнообразия их форм. Выявление роли различных форм протеасом в разных процессах и состояниях - это активно развивающееся научное направление.

Данная работа посвящена изучению роли различных форм протеасом в клетках в норме, а также при различных заболеваниях, связанных с изменениями в работе УПС. Кроме того, работа включает в себя разделы, посвященные разработке новых подходов для исследования свойств и разнообразия протеасом, а также новых подходов для манипуляции активностью протеасом с целью создания терапевтических средств для лечения разного рода патологий.

1.2. Механизмы деградации белков в клетке

В клетке существует два основных пути деградации белков. Первый путь связан с убиквитин-протеасомной системой (УПС), второй - с системой аутофагии. Главными элементами УПС являются: белок убиквитин, ферменты E1, E2 и E3, а также протеасомы. Основными элементами системы аутофагии являются белковые комплексы ULK, Beclin-1, Atg5-Atg12-Atg16L1, белки LC3, а также лизосомы [1]. Считается, что короткоживущие, поврежденные и окисленные белки разрушаются в протеасомах, в то время как долгоживущие белки, белковые агрегаты и целые органеллы разрушаются с помощью системы аутофагии. УПС и аутофагия взаимосвязаны. Взаимодействие этих двух систем подробно освещено в обзорных статьях последних лет [7-9], однако эта тема не является предметом рассмотрения в данной работе. Далее основное внимание будет уделено убиквитин-протеасомной системе.

1.3. Убиквитин-протеасомная система

Убиквитин-протеасомная система представляет собой сложную систему, в состав которой входят как отдельные белки, так и целые белковые комплексы. Функционально УПС можно разделить на систему убиквитинирования/деубиквитинирования и систему деградации. Из названия понятно, что одним из основных ее компонентов является белок убиквитин (УБ). Убиквитин - эволюционно-консервативный белок, состоящий из 76 аминокислотных остатков и обладающий молекулярной массой порядка 8,5 кДа.

Убиквитин представлен во всех клетках организма и составляет от 0,1 до 5% от общего белка в клетке, отсюда и название убиквитин, что в переводе с английского означает вездесущий. В геноме человека четыре гена кодируют убиквитин: иВВ, иВС, иВА52 и ЯР827Л [10]. Убиквитинирование, т. е. присоединение одной или нескольких молекул убиквитина к белкам субстратам -ключевая пост-трансляционная модификация, обеспечивающая селективную деградацию модифицированных субстратов. Отметим, что значение убиквитинирования намного шире и далеко не всегда модификация белков убиквитином означает их направление на деградацию: убиквитинирование влияет на локализацию, функциональную активность и белок-белковые взаимодействия. Ковалентное присоединение убиквитина к белку-субстрату АТФ-зависимо и происходит с образованием изопептидной связи между карбоксильной группой С-концевого остатка глицина молекулы убиквитина и остаткам лизина в составе молекул белков-мишеней. Мечение белков убиквитином — это многостадийный процесс, включающий в себя три основных этапа: активацию, конъюгирование, и лигирование убиквитина (Рисунок 1).

Рисунок 1. Система убиквитинирования. Процесс убиквитинирования включает в себя активацию убиквитина ферментом Е1, перенос убиквитина на фермент Е2, дальнейший перенос убиквитина на белок-субстрат ферментами Е3 и удлинение убиквитиновой цепочки за счет действия ферментов Е3/Е4.

За каждый из этих процессов отвечают определенные белки. Так, активацию убиквитина осуществляют белки семейства Е1, конъюгацию - белки Е2, а присоединение убиквитина к субстратам - Е3 убиквитинлигазы. В человеческом геноме содержится 2 гена (UBA1, UBA6), которые кодируют ферменты E1, активирующие убиквитин и еще 8 генов (UBA2, UBA3, UBA4, UBA5, UBA7, ATG7, NAE1, SAE1), кодирующих субъединицы мономерных, гомодимерных либо гетеродимерных ферментов Е1, активирующих убиквитин-подобные белки [11]. Процесс активации убиквитина - АТФ зависим и сводится к образованию тиоэфирной связи между карбоксильной группой С-концевого остатка глицина убиквитина и остатком цистеина в молекуле белка Е1 (Рисунок 1). Затем через реакцию транс (тио) этерификации Е2 убиквитин-конъюгирующий фермент катализирует перенос убиквитина от Е1 на цистеин активного центра Е2 (Рисунок 1). При этом E2 связывается как с активированным убиквитином, так и с ферментом E1. В человеческом геноме порядка 38 генов кодируют убиквитин-конъюгирующие ферменты [12]. Завершающим этапом на пути убиквитинирования является перенос убиквитина на белок-субстрат. За этот этап отвечают убиквитинлигазы, которые могут взаимодействовать как с ферментами Е2, так и с белками-субстратами. Именно E3 убиквитинлигазы обеспечивают субстратную специфичность и поэтому являются наиболее гетерогенным классом белков в УПС (Рисунок 1). В человеческом геноме насчитывается от 600 до 1000 генов, кодирующих убиквитинлигазы [12,13]. На данный момент, в зависимости от наличия специфических доменов и механизма переноса активированного убиквитина на белок-субстрат, выделяют три основных типа убиквитинлигаз [14].

Самыми распространёнными являются RING-убиквитинлигазы. У человека их насчитывается более 600. Своим названием они обязаны наличию Zn-связывающего домена, называемого RING (от англ. Really Interesting New Gene). Вместо RING-домена эти убиквитинлигазы могут содержать так называемый U-Ьох-домен, имеющий такую же конформацию, что и RING домен, но, не

связывающий атомы цинка. Функциональная роль этих доменов сводится к связыванию белков Е2, ориентации комплекса Е2-убиквитин в нужном положении для обеспечения прямого переноса молекул убиквитина с Е2 на белок-субстрат. На сегодняшний день известны RING убиквитинлигазы, которые представляют из себя мономеры, гомодимеры, гетеродимеры, а также могут состоять из нескольких белков-субъединиц [14]. В качестве примеров RING Е3 ферментов можно привести убиквитин лигазы APC/C, CHIP, Cull, Mdm2, c-CBL, cIAP, BRCA1, E4B.

Менее распространенными (около 30 у человека) являются HECT убиквитинлигазы. Такие ферменты на С-конце содержат домен HECT (от англ. Homologous to the E6-associated protein Carboxyl Terminus). Принципиальное функциональное отличие HECT Е3 от RING Е3 состоит в том, что в случае с НЕСТ Е3 активированный убиквитин с молекулы Е2 переносится сначала на цистеин в составе молекулы убиквитинлигазы и только после этого осуществляется его дальнейший перенос на белок-субстрат. Субстратная специфичность HECT убиквитинлигаз обеспечивается структурой N-конца молекулы фермента. Различия в N-концевых последовательностях HECT Е3 приводит к дальнейшему делению этих ферментов на подсемейства Nedd4, HERC (от англ. HECT and RCCl-like domain), а также подсемейство HECT Е3, содержащих различные домены на N-конце [14]. В качестве примеров HECT Е3 можно выделить убиквитинлигазы Smurfl, Smurf2, Itch, E6AP.

Существует также третий тип Е3 ферментов (у человека было выявлено 12), представляющий своего рода гибрид между HECT и RING убиквитинлигазами. Такие ферменты называют RBR (от англ. RING-betweenRING-RING) [15]. Функционально RBR напоминают HECT убиквитинлигазы, т. е. осуществляют перенос убиквитина от молекулы Е2 на белок-субстрат в две стадии. Однако в своем составе такие лигазы содержат два RING-подобных домена между которыми находится богатая цистеинами область, названная IBR (от англ. In

Between RING) домен. Роль первого RING домена сводится к связыванию Е2, несущего убиквитин, в то время как второй RING домен имеет отличающуюся структуру и не выполняет функцию классического RING домена. Он обладает единственным каталитическим остатком цистеина, который позволяет ему принимать молекулу убиквитина от фермента Е2, образовывая тиоэфирную связь и переносить его на субстрат. Поскольку этот домен необходим для лигазной активности фермента, было предложено другое наименование для второго RING домена - Rcat (от англ. Required-for-CATalysis) [15]. В то же время, так как домен IBR не обладает каталитической активностью, однако принимает ту же конформацию, что и домен Rcat, было предложено называть его BRcat (от англ. Benign-CATalytic) доменом. Таким образом, аббревиатура RBR в отношении третьего типа Е3 убиквитинлигаз на сегодняшний день можно расшифровать как (RING1-BRcat-Rcat) [15]. В качестве примеров RBR Е3 ферментов можно привести убиквитин лигазы parkin, HOIP HOIL-1.

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Морозов Алексей Владимирович, 2022 год

9. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ciechanover A., Kwon Y.T. Degradation of misfolded proteins in neurodegenerative diseases: therapeutic targets and strategies // Exp Mol Med. 2015. Vol. 47, № 3. P. e147-e147.

2. Morozov A.V., Karpov V.L. Biological consequences of structural and functional proteasome diversity // Heliyon. 2018. Vol. 4, № 10. P. e00894.

3. Basler M. et al. Inhibition of the immunoproteasome ameliorates experimental autoimmune encephalomyelitis: 2 // EMBO Mol Med. 2014. Vol. 6, № 2. P. 226-238.

4. Dantuma N.P., Bott L.C. The ubiquitin-proteasome system in neurodegenerative diseases: precipitating factor, yet part of the solution // Front Mol Neurosci. 2014. Vol. 7. P. 70.

5. Morozov A.V., Karpov V.L. Proteasomes and Several Aspects of Their Heterogeneity Relevant to Cancer // Front Oncol. 2019. Vol. 9. P. 761.

6. Guillaume B. et al. Two abundant proteasome subtypes that uniquely process some antigens presented by HLA class I molecules // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010. Vol. 107, № 43. P. 18599-18604.

7. Cohen-Kaplan V. et al. The ubiquitin-proteasome system and autophagy: Coordinated and independent activities // The International Journal of Biochemistry & Cell Biology. 2016. Vol. 79. P. 403-418.

8. Kocaturk N.M., Gozuacik D. Crosstalk Between Mammalian Autophagy and the Ubiquitin-Proteasome System // Front Cell Dev Biol. 2018. Vol. 6. P. 128.

9. Nam T. et al. Emerging Paradigm of Crosstalk between Autophagy and the Ubiquitin-Proteasome System // Mol Cells. 2017. Vol. 40, № 12. P. 897-905.

10. Kimura Y., Tanaka K. Regulatory mechanisms involved in the control of ubiquitin homeostasis // J Biochem. 2010. Vol. 147, № 6. P. 793-798.

11. Schulman B.A., Wade Harper J. Ubiquitin-like protein activation by E1 enzymes: the apex for downstream signalling pathways // Nat Rev Mol Cell Biol. 2009. Vol. 10, № 5. P. 319-331.

12. Ye Y., Rape M. Building ubiquitin chains: E2 enzymes at work // Nat Rev Mol Cell Biol. 2009. Vol. 10, № 11. P. 755-764.

13. Deshaies R.J., Joazeiro C.A.P. RING Domain E3 Ubiquitin Ligases // Annu. Rev. Biochem. 2009. Vol. 78, № 1. P. 399-434.

14. Morreale F.E., Walden H. Types of Ubiquitin Ligases // Cell. 2016. Vol. 165, № 1. P. 248-248.e1.

15. Spratt D.E., Walden H., Shaw G.S. RBR E3 ubiquitin ligases: new structures, new insights, new questions // Biochemical Journal. 2014. Vol. 458, № 3. P. 421-437.

16. Hoppe T. Multiubiquitylation by E4 enzymes: 'one size' doesn't fit all // Trends in Biochemical Sciences. 2005. Vol. 30, № 4. P. 183-187.

17. Antoniou N. et al. The Role of E3, E4 Ubiquitin Ligase (UBE4B) in Human Pathologies // Cancers. 2019. Vol. 12, № 1. P. 62.

18. Baranes-Bachar K. et al. The Ubiquitin E3/E4 Ligase UBE4A Adjusts Protein Ubiquitylation and Accumulation at Sites of DNA Damage, Facilitating Double-Strand Break Repair // Molecular Cell. 2018. Vol. 69, № 5. P. 866-878.e7.

19. Swatek K.N., Komander D. Ubiquitin modifications // Cell Res. 2016. Vol. 26, № 4. P. 399-422.

20. Kwon Y.T., Ciechanover A. The Ubiquitin Code in the Ubiquitin-Proteasome System and Autophagy // Trends in Biochemical Sciences. 2017. Vol. 42, № 11. P. 873-886.

21. He M. et al. The emerging role of deubiquitinating enzymes in genomic integrity, diseases, and therapeutics // Cell Biosci. 2016. Vol. 6, № 1. P. 62.

22. Finley D. Recognition and processing of ubiquitin-protein conjugates by the proteasome // Annu Rev Biochem. 2009. Vol. 78. P. 477-513.

23. Glickman M.H., Ciechanover A. The Ubiquitin-Proteasome Proteolytic Pathway: Destruction for the Sake of Construction // Physiological Reviews. 2002. Vol. 82, № 2. P. 373-428.

24. Ferrington D.A., Gregerson D.S. Immunoproteasomes // Progress in Molecular Biology and Translational Science. Elsevier, 2012. Vol. 109. P. 75112.

25. Fabre B. et al. Label-Free Quantitative Proteomics Reveals the Dynamics of Proteasome Complexes Composition and Stoichiometry in a Wide Range of Human Cell Lines // J. Proteome Res. 2014. Vol. 13, № 6. P. 3027-3037.

26. Hirano H., Kimura Y., Kimura A. Biological significance of co- and post-translational modifications of the yeast 26S proteasome // Journal of Proteomics. 2016. Vol. 134. P. 37-46.

27. Kors S. et al. Regulation of Proteasome Activity by (Post-)transcriptional Mechanisms // Front. Mol. Biosci. 2019. Vol. 6. P. 48.

28. Ben-Nissan G., Sharon M. Regulating the 20S Proteasome Ubiquitin-Independent Degradation Pathway // Biomolecules. 2014. Vol. 4, № 3. P. 862-884.

29. Besche H.C. et al. Isolation of Mammalian 26S Proteasomes and p97/VCP Complexes Using the Ubiquitin-like Domain from HHR23B Reveals Novel Proteasome-Associated Proteins // Biochemistry. 2009. Vol. 48, № 11. P. 2538-2549.

30. Lee B.-H. et al. Enhancement of proteasome activity by a small-molecule inhibitor of USP14 // Nature. 2010. Vol. 467, № 7312. P. 179-184.

31. Brooks P. et al. Subcellular localization of proteasomes and their regulatory complexes in mammalian cells // Biochemical Journal. 2000. Vol. 346, № 1. P. 155-161.

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

Dahlmann B. Mammalian proteasome subtypes: Their diversity in structure and function // Archives of Biochemistry and Biophysics. 2016. Vol. 591. P. 132-140.

Dahlmann B. et al. Different proteasome subtypes in a single tissue exhibit different enzymatic properties 1 1Edited by R. Huber // Journal of Molecular Biology. 2000. Vol. 303, № 5. P. 643-653.

Erokhov P.A. et al. Detection of active proteasome structures in brain extracts: proteasome features of August rat brain with violations in monoamine metabolism // Oncotarget. 2017. Vol. 8, № 41. P. 70941-70957. Fabre B. et al. Deciphering preferential interactions within supramolecular protein complexes: the proteasome case // Mol Syst Biol. 2015. Vol. 11, № 1. P. 771.

Gomes A.V. et al. Contrasting Proteome Biology and Functional Heterogeneity of the 20 S Proteasome Complexes in Mammalian Tissues // Molecular & Cellular Proteomics. 2009. Vol. 8, № 2. P. 302-315. Javitt A. et al. The proteasome regulator PSME4 drives immune evasion and abrogates anti-tumor immunity in NSCLC: preprint. Cancer Biology, 2021. Tanahashi N. et al. Hybrid Proteasomes // Journal of Biological Chemistry. 2000. Vol. 275, № 19. P. 14336-14345.

Groll M. et al. Structure of 20S proteasome from yeast at 2.4Ä resolution // Nature. 1997. Vol. 386, № 6624. P. 463-471.

Livneh I. et al. The life cycle of the 26S proteasome: from birth, through regulation and function, and onto its death // Cell Res. 2016. Vol. 26, № 8. P. 869-885.

Abramova E.B., Sharova N.P., Karpov V.L. [The proteasome: destroy to live]:

5 // Mol Biol (Mosk). 2002. Vol. 36, № 5. P. 761-776.

Osmulski P.A., Gaczynska M. Atomic Force Microscopy Reveals Two

Conformations of the 20 S Proteasome from Fission Yeast // Journal of

Biological Chemistry. 2000. Vol. 275, № 18. P. 13171-13174.

Osmulski P.A., Hochstrasser M., Gaczynska M. A Tetrahedral Transition

State at the Active Sites of the 20S Proteasome Is Coupled to Opening of the

a-Ring Channel // Structure. 2009. Vol. 17, № 8. P. 1137-1147.

Baugh J.M., Viktorova E.G., Pilipenko E.V. Proteasomes Can Degrade a

Significant Proportion of Cellular Proteins Independent of Ubiquitination //

Journal of Molecular Biology. 2009. Vol. 386, № 3. P. 814-827.

Njomen E. et al. Small Molecule Modulation of Proteasome Assembly //

Biochemistry. 2018. Vol. 57, № 28. P. 4214-4224.

Solomon H. et al. Post-translational regulation of p53 function through 20S

proteasome-mediated cleavage // Cell Death Differ. 2017. Vol. 24, № 12. P.

2187-2198.

Pickering A.M. et al. The immunoproteasome, the 20S proteasome and the PA28aß proteasome regulator are oxidative-stress-adaptive proteolytic complexes // Biochemical Journal. 2010. Vol. 432, № 3. P. 585-595.

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

Pickering A.M., Davies K.J.A. Degradation of Damaged Proteins // Progress in Molecular Biology and Translational Science. Elsevier, 2012. Vol. 109. P. 227-248.

Raynes R., Pomatto L.C.D., Davies K.J.A. Degradation of oxidized proteins by the proteasome: Distinguishing between the 20S, 26S, and immunoproteasome proteolytic pathways // Mol Aspects Med. 2016. Vol. 50. P. 41-55.

Ramachandran K.V. et al. Activity-Dependent Degradation of the Nascentome by the Neuronal Membrane Proteasome // Molecular Cell. 2018. Vol. 71, № 1. P. 169-177.e6.

Ramachandran K.V., Margolis S.S. A mammalian nervous-system-specific plasma membrane proteasome complex that modulates neuronal function // Nat Struct Mol Biol. 2017. Vol. 24, № 4. P. 419-430. Baugh J.M., Pilipenko E.V. 20S Proteasome Differentially Alters Translation of Different mRNAs via the Cleavage of eIF4F and eIF3 // Molecular Cell. 2004. Vol. 16, № 4. P. 575-586.

Moorthy A.K. et al. The 20S proteasome processes NF-kB1 p105 into p50 in a translation-independent manner // EMBO J. 2006. Vol. 25, № 9. P. 19451956.

Morozov A.V. et al. Interplay between recombinant Hsp70 and proteasomes: proteasome activity modulation and ubiquitin-independent cleavage of Hsp70 // Cell Stress and Chaperones. 2017. Vol. 22, № 5. P. 687-697. Olshina M.A., Ben-Nissan, G., Sharon M. Functional regulation of proteins by 20S proteasome proteolytic processing // Cell Cycle. 2018. Vol. 17, № 4. P. 393-394.

Ciechanover A., Schwartz A.L. The ubiquitin-proteasome pathway: The complexity and myriad functions of proteins death: 6 // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998. Vol. 95, № 6. P. 2727-2730.

Heinemeyer W. et al. The Active Sites of the Eukaryotic 20 S Proteasome and Their Involvement in Subunit Precursor Processing // Journal of Biological Chemistry. 1997. Vol. 272, № 40. P. 25200-25209.

Schmidt M., Finley D. Regulation of proteasome activity in health and disease // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research. 2014. Vol. 1843, № 1. P. 13-25.

Dahlmann B. et al. Subtypes of 20S proteasomes from skeletal muscle // Biochimie. 2001. Vol. 83, № 3-4. P. 295-299.

Vigneron N., Van den Eynde B. Proteasome Subtypes and Regulators in the Processing of Antigenic Peptides Presented by Class I Molecules of the Major Histocompatibility Complex // Biomolecules. 2014. Vol. 4, № 4. P. 994-1025. Gohlke S. et al. Adult human liver contains intermediate-type proteasomes with different enzymatic properties // Annals of Hepatology. 2014. Vol. 13, № 4. P. 429-438.

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

Klare N. et al. Intermediate-type 20 S Proteasomes in HeLa Cells: "Asymmetric" Subunit Composition, Diversity and Adaptation // Journal of Molecular Biology. 2007. Vol. 373, № 1. P. 1-10.

Sixt S.U. et al. Distinct Proteasome Subpopulations in the Alveolar Space of Patients with the Acute Respiratory Distress Syndrome // Mediators of Inflammation. 2012. Vol. 2012. P. 1-9.

Aki M. et al. Interferon-y Induces Different Subunit Organizations and Functional Diversity of Proteasomes1 // The Journal of Biochemistry. 1994. Vol. 115, № 2. P. 257-269.

Groettrup M. et al. A third interferon-y-induced subunit exchange in the 20S proteasome // Eur. J. Immunol. 1996. Vol. 26, № 4. P. 863-869. Khan S. et al. Immunoproteasomes Largely Replace Constitutive Proteasomes During an Antiviral and Antibacterial Immune Response in the Liver // J Immunol. 2001. Vol. 167, № 12. P. 6859-6868.

Monaco J.J., McDevitt H.O. H-2-linked low-molecular weight polypeptide antigens assemble into an unusual macromolecular complex // Nature. 1984. Vol. 309, № 5971. P. 797-799.

Monaco J.J., McDevitt H.O. The LMP antigens: A stable MHC-controlled multisubunit protein complex // Human Immunology. 1986. Vol. 15, № 4. P. 416-426.

Nandi D., Jiang H., Monaco J.J. Identification of MECL-1 (LMP-10) as the third IFN-gamma-inducible proteasome subunit // J Immunol. 1996. Vol. 156, № 7. P. 2361-2364.

Ortiz-Navarrete V. et al. Subunit of the "20S" proteasome (multicatalytic proteinase) encoded by the major histocompatibility complex // Nature. 1991. Vol. 353, № 6345. P. 662-664.

Tanaka K. Role of proteasomes modified by interferon- y in antigen processing // J Leukoc Biol. 1994. Vol. 56, № 5. P. 571-575. Chatterjee-Kishore M. et al. How Stat1 mediates constitutive gene expression: a complex of unphosphorylated Stat1 and IRF1 supports transcription of the LMP2 gene // The EMBO Journal. 2000. Vol. 19, № 15. P. 4111-4122. Hayashi M. et al. The mouse genes encoding the third pair of beta-type proteasome subunits regulated reciprocally by IFN-gamma: structural comparison, chromosomal localization, and analysis of the promoter // J Immunol. 1997. Vol. 159, № 6. P. 2760-2770.

Höhn T.J.A., Grune T. The proteasome and the degradation of oxidized proteins: part III-Redox regulation of the proteasomal system // Redox Biol. 2014. Vol. 2. P. 388-394.

Reis J. et al. LPS-Induced Formation of Immunoproteasomes: TNF-a and Nitric Oxide Production are Regulated by Altered Composition of Proteasome-Active Sites // Cell Biochem Biophys. 2011. Vol. 60, № 1-2. P. 77-88.

76. Freudenburg W. et al. Reduction in ATP Levels Triggers Immunoproteasome Activation by the 11S (PA28) Regulator during Early Antiviral Response Mediated by IFNß in Mouse Pancreatic ß-Cells // PLoS ONE / ed. Mukhopadhyay P. 2013. Vol. 8, № 2. P. e52408.

77. Shin E.-C. et al. Virus-induced type I IFN stimulates generation of immunoproteasomes at the site of infection: 11 // J Clin Invest. 2006. Vol. 116, № 11. P. 3006-3014.

78. Kotamraju S. et al. Upregulation of immunoproteasomes by nitric oxide: Potential antioxidative mechanism in endothelial cells // Free Radical Biology and Medicine. 2006. Vol. 40, № 6. P. 1034-1044.

79. Grimm S. et al. Advanced-glycation-end-product-induced formation of immunoproteasomes: involvement of RAGE and Jak2/STAT1 // Biochemical Journal. 2012. Vol. 448, № 1. P. 127-139.

80. Huber E.M. et al. Immuno- and Constitutive Proteasome Crystal Structures Reveal Differences in Substrate and Inhibitor Specificity // Cell. 2012. Vol. 148, № 4. P. 727-738.

81. Unno M. et al. The Structure of the Mammalian 20S Proteasome at 2.75 Ä Resolution // Structure. 2002. Vol. 10, № 5. P. 609-618.

82. Mishto M. et al. Proteasome isoforms exhibit only quantitative differences in cleavage and epitope generation: Antigen processing // Eur. J. Immunol. 2014. Vol. 44, № 12. P. 3508-3521.

83. Winter M.B. et al. Immunoproteasome functions explained by divergence in cleavage specificity and regulation // eLife. 2017. Vol. 6. P. e27364.

84. Kincaid E.Z. et al. Mice completely lacking immunoproteasomes show major changes in antigen presentation // Nat Immunol. 2012. Vol. 13, № 2. P. 129135.

85. McCarthy M.K., Weinberg J.B. The immunoproteasome and viral infection: a complex regulator of inflammation // Front. Microbiol. 2015. Vol. 6.

86. Szalay G. et al. Ongoing Coxsackievirus Myocarditis Is Associated with Increased Formation and Activity of Myocardial Immunoproteasomes // The American Journal of Pathology. 2006. Vol. 168, № 5. P. 1542-1552.

87. Seifert U. et al. Immunoproteasomes Preserve Protein Homeostasis upon Interferon-Induced Oxidative Stress // Cell. 2010. Vol. 142, № 4. P. 613-624.

88. Moebius J. et al. Immunoproteasomes are essential for survival and expansion of T cells in virus-infected mice // Eur. J. Immunol. 2010. Vol. 40, № 12. P. 3439-3449.

89. Hussong S.A. et al. A Novel Role for the Immunoproteasome in Retinal Function // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2011. Vol. 52, № 2. P. 714.

90. Atkinson S.P. et al. A Putative Role for the Immunoproteasome in the Maintenance of Pluripotency in Human Embryonic Stem Cells // Stem Cells. 2012. Vol. 30, № 7. P. 1373-1384.

91. Cui Z., Hwang S.M., Gomes A.V. Identification of the Immunoproteasome as a Novel Regulator of Skeletal Muscle Differentiation // Mol Cell Biol. 2014. Vol. 34, № 1. P. 96-109.

92. Muchamuel T. et al. A selective inhibitor of the immunoproteasome subunit LMP7 blocks cytokine production and attenuates progression of experimental arthritis // Nat Med. 2009. Vol. 15, № 7. P. 781-787.

93. Vachharajani N. et al. Prevention of colitis-associated cancer by selective targeting of immunoproteasome subunit LMP7 // Oncotarget. 2017. Vol. 8, № 31. P. 50447-50459.

94. de Verteuil D.A. et al. Immunoproteasomes Shape the Transcriptome and Regulate the Function of Dendritic Cells // J.I. 2014. Vol. 193, № 3. P. 11211132.

95. Heink S. et al. IFN-y-induced immune adaptation of the proteasome system is an accelerated and transient response // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005. Vol. 102, № 26. P. 9241-9246.

96. Kniepert A., Groettrup M. The unique functions of tissue-specific proteasomes // Trends in Biochemical Sciences. 2014. Vol. 39, № 1. P. 17-24.

97. Kremer M. et al. Reduced Immunoproteasome Formation and Accumulation of Immunoproteasomal Precursors in the Brains of Lymphocytic Choriomeningitis Virus-Infected Mice // J.I. 2010. Vol. 185, № 9. P. 55495560.

98. Pelletier S. et al. Quantifying cross-tissue diversity in proteasome complexes by mass spectrometry // Mol. BioSyst. 2010. Vol. 6, № 8. P. 1450.

99. Bochmann I. et al. T lymphocytes export proteasomes by way of microparticles: a possible mechanism for generation of extracellular proteasomes: 1 // J. Cell. Mol. Med. 2014. Vol. 18, № 1. P. 59-68.

100. Früh K. et al. Alternative exon usage and processing of the major histocompatibility complex-encoded proteasome subunits // J Biol Chem. 1992. Vol. 267, № 31. P. 22131-22140.

101.Griffin T.A. et al. Immunoproteasome Assembly: Cooperative Incorporation of Interferon y (IFN-y)-inducible Subunits // Journal of Experimental Medicine. 1998. Vol. 187, № 1. P. 97-104.

102. Groettrup M. et al. The subunits MECL-1 and LMP2 are mutually required for incorporation into the 20S proteasome // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997. Vol. 94, № 17. P. 8970-8975.

103.Bobkova N.V. et al. Exogenous Hsp70 delays senescence and improves cognitive function in aging mice: 52 // Proc Natl Acad Sci U S A. 2015. Vol. 112, № 52. P. 16006-16011.

104.Kingsbury D.J., Griffin T.A., Colbert R.A. Novel Propeptide Function in 20 S Proteasome Assembly Influences ß Subunit Composition // Journal of Biological Chemistry. 2000. Vol. 275, № 31. P. 24156-24162.

105. Visekruna A. et al. Comparative expression analysis and characterization of 20S proteasomes in human intestinal tissues: The proteasome pattern as

diagnostic tool for IBD patients // Inflammatory Bowel Diseases. 2009. Vol. 15, № 4. P. 526-533.

106.Gaczynska M. et al. Peptidase activities of proteasomes are differentially regulated by the major histocompatibility complex-encoded genes for LMP2 and LMP7. // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1994. Vol. 91, № 20. P. 92139217.

107.Gaczynska M. et al. Proteasome Subunits X and Y Alter Peptidase Activities in Opposite Ways to the Interferon-y-induced Subunits LMP2 and LMP7 // Journal of Biological Chemistry. 1996. Vol. 271, № 29. P. 17275-17280.

108.Khilji M.S. et al. The intermediate proteasome is constitutively expressed in pancreatic beta cells and upregulated by stimulatory, low concentrations of interleukin 1 p // PLoS ONE / ed. Cras-Méneur C. 2020. Vol. 15, № 2. P. e0222432.

109.Downey-Kopyscinski S. et al. An inhibitor of proteasome p2 sites sensitizes myeloma cells to immunoproteasome inhibitors // Blood Advances. 2018. Vol. 2, № 19. P. 2443-2451.

110.De M. et al. p2 Subunit Propeptides Influence Cooperative Proteasome Assembly // Journal of Biological Chemistry. 2003. Vol. 278, № 8. P. 61536159.

111. Joeris T. et al. The Proteasome System in Infection: Impact of p5 and LMP7 on Composition, Maturation and Quantity of Active Proteasome Complexes // PLoS ONE / ed. Allen R.L. 2012. Vol. 7, № 6. P. e39827.

112. Stohwasser R. et al. 20S proteasome from LMP7 knock out mice reveals altered proteolytic activities and cleavage site preferences // FEBS Letters. 1996. Vol. 383, № 1-2. P. 109-113.

113.Murata S. et al. Regulation of CD8 + T Cell Development by Thymus-Specific Proteasomes // Science. 2007. Vol. 316, № 5829. P. 1349-1353.

114.Uddin M.M. et al. Foxn1-p5t transcriptional axis controls CD8+ T-cell production in the thymus // Nat Commun. 2017. Vol. 8, № 1. P. 14419.

115.Nitta T. et al. Thymoproteasome Shapes Immunocompetent Repertoire of CD8+ T Cells // Immunity. 2010. Vol. 32, № 1. P. 29-40.

116. Sasaki K. et al. Thymoproteasomes produce unique peptide motifs for positive selection of CD8+ T cells // Nat Commun. 2015. Vol. 6, № 1. P. 7484.

117.Xing Y., Jameson S.C., Hogquist K.A. Thymoproteasome subunit-p5T generates peptide-MHC complexes specialized for positive selection // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2013. Vol. 110, № 17. P. 6979-6984.

118.Takada K. et al. TCR affinity for thymoproteasome-dependent positively selecting peptides conditions antigen responsiveness in CD8+ T cells // Nat Immunol. 2015. Vol. 16, № 10. P. 1069-1076.

119.Qian M.-X. et al. Acetylation-Mediated Proteasomal Degradation of Core Histones during DNA Repair and Spermatogenesis // Cell. 2013. Vol. 153, № 5. P. 1012-1024.

120. Skerget S. et al. The Rhesus Macaque (Macaca mulatta) Sperm Proteome // Molecular & Cellular Proteomics. 2013. Vol. 12, № 11. P. 3052-3067.

121.Uechi H., Hamazaki J., Murata S. Characterization of the Testis-specific Proteasome Subunit a4s in Mammals // Journal of Biological Chemistry. 2014. Vol. 289, № 18. P. 12365-12374.

122.Liu C.-W., Jacobson A.D. Functions of the 19S complex in proteasomal degradation // Trends in Biochemical Sciences. 2013. Vol. 38, № 2. P. 103110.

123.Luan B. et al. Structure of an endogenous yeast 26S proteasome reveals two major conformational states // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2016. Vol. 113, № 10. P. 2642-2647.

124.Maytal-Kivity V. et al. MPN+, a putative catalytic motif found in a subset of MPN domain proteins from eukaryotes and prokaryotes, is critical for Rpn11 function // BMC Biochem. 2002. Vol. 3. P. 28.

125. Worden E.J., Padovani C., Martin A. Structure of the Rpn11-Rpn8 dimer reveals mechanisms of substrate deubiquitination during proteasomal degradation // Nat Struct Mol Biol. 2014. Vol. 21, № 3. P. 220-227.

126. da Fonseca P.C.A., He J., Morris E.P. Molecular Model of the Human 26S Proteasome // Molecular Cell. 2012. Vol. 46, № 1. P. 54-66.

127. Huang X. et al. An atomic structure of the human 26S proteasome // Nat Struct Mol Biol. 2016. Vol. 23, № 9. P. 778-785.

128. Chen X. et al. Structure of Proteasome Ubiquitin Receptor hRpn13 and Its Activation by the Scaffolding Protein hRpn2 // Molecular Cell. 2010. Vol. 38, № 3. P. 404-415.

129.Chojnacki M. et al. Polyubiquitin-Photoactivatable Crosslinking Reagents for Mapping Ubiquitin Interactome Identify Rpn1 as a Proteasome Ubiquitin-Associating Subunit // Cell Chem Biol. 2017. Vol. 24, № 4. P. 443-457.e6.

130. Rosenzweig R. et al. Rpn1 and Rpn2 Coordinate Ubiquitin Processing Factors at Proteasome // Journal of Biological Chemistry. 2012. Vol. 287, № 18. P. 14659-14671.

131.Nickell S. et al. Insights into the molecular architecture of the 26S proteasome // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009. Vol. 106, № 29. P. 11943-11947.

132.Tanaka K. The proteasome: Overview of structure and functions // Proc. Jpn. Acad., Ser. B. 2009. Vol. 85, № 1. P. 12-36.

133.Matyskiela M.E., Lander G.C., Martin A. Conformational switching of the 26S proteasome enables substrate degradation // Nat Struct Mol Biol. 2013. Vol. 20, № 7. P. 781-788.

134. Sledz P. et al. Structure of the 26S proteasome with ATP-yS bound provides insights into the mechanism of nucleotide-dependent substrate translocation // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2013. Vol. 110, № 18. P. 7264-7269.

135. Unverdorben P. et al. Deep classification of a large cryo-EM dataset defines the conformational landscape of the 26S proteasome // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2014. Vol. 111, № 15. P. 5544-5549.

136. Wehmer M. et al. Structural insights into the functional cycle of the ATPase module of the 26S proteasome // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2017. Vol. 114, № 6. P. 1305-1310.

137.Beckwith R. et al. Reconstitution of the 26S proteasome reveals functional asymmetries in its AAA+ unfoldase // Nat Struct Mol Biol. 2013. Vol. 20, № 10. P. 1164-1172.

138. Collins G.A., Goldberg A.L. The Logic of the 26S Proteasome // Cell. 2017. Vol. 169, № 5. P. 792-806.

139.Peth A., Uchiki T., Goldberg A.L. ATP-Dependent Steps in the Binding of Ubiquitin Conjugates to the 26S Proteasome that Commit to Degradation // Molecular Cell. 2010. Vol. 40, № 4. P. 671-681.

140. Gillette T.G. et al. Differential Roles of the COOH Termini of AAA Subunits of PA700 (19 S Regulator) in Asymmetric Assembly and Activation of the 26 S Proteasome // Journal of Biological Chemistry. 2008. Vol. 283, № 46. P. 31813-31822.

141. Kumar B., Kim Y.-C., DeMartino G.N. The C Terminus of Rpt3, an ATPase Subunit of PA700 (19 S) Regulatory Complex, Is Essential for 26 S Proteasome Assembly but Not for Activation // Journal of Biological Chemistry. 2010. Vol. 285, № 50. P. 39523-39535.

142. Smith D.M. et al. Docking of the Proteasomal ATPases' Carboxyl Termini in the 20S Proteasome's a Ring Opens the Gate for Substrate Entry // Molecular Cell. 2007. Vol. 27, № 5. P. 731-744.

143.Rabl J. et al. Mechanism of Gate Opening in the 20S Proteasome by the Proteasomal ATPases // Molecular Cell. 2008. Vol. 30, № 3. P. 360-368.

144. Schweitzer A. et al. Structure of the human 26S proteasome at a resolution of 3.9 Ä // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2016. Vol. 113, № 28. P. 7816-7821.

145.Erales J., Coffino P. Ubiquitin-independent proteasomal degradation // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research. 2014. Vol. 1843, № 1. P. 216-221.

146. Liu C.-W. et al. ATP Binding and ATP Hydrolysis Play Distinct Roles in the Function of 26S Proteasome // Molecular Cell. 2006. Vol. 24, № 1. P. 39-50.

147.Morozov A.V. et al. DNA vaccine encoding a-fetoprotein fused with the ornithine decarboxylase degradation signal significantly suppresses the hepatocellular carcinoma growth in mice // Mol Biol. 2012. Vol. 46, № 3. P. 391-406.

148.Morozov A.V. et al. The central domain of yeast transcription factor Rpn4 facilitates degradation of reporter protein in human cells // FEBS Letters. 2014. Vol. 588, № 20. P. 3713-3719.

149. Murakami Y. et al. Ornithine decarboxylase is degraded by the 26S proteasome without ubiquitination // Nature. 1992. Vol. 360, № 6404. P. 597599.

150. Nathan J.A. et al. Immuno- and Constitutive Proteasomes Do Not Differ in Their Abilities to Degrade Ubiquitinated Proteins // Cell. 2013. Vol. 152, № 5. P. 1184-1194.

151. Ebstein F. et al. Immunoproteasomes Are Important for Proteostasis in Immune Responses // Cell. 2013. Vol. 152, № 5. P. 935-937.

152. Liepe J. et al. Quantitative time-resolved analysis reveals intricate, differential regulation of standard- and immuno-proteasomes // eLife. 2015. Vol. 4. P. e07545.

153.Raule M. et al. PA28aß Reduces Size and Increases Hydrophilicity of 20S Immunoproteasome Peptide Products // Chemistry & Biology. 2014. Vol. 21, № 4. P. 470-480.

154. Tai H.-C. Characterization of the brain 26S proteasome and its interacting proteins // Front. Mol. Neurosci. 2010.

155.Murata S. Immunoproteasome assembly and antigen presentation in mice lacking both PA28alpha and PA28beta // The EMBO Journal. 2001. Vol. 20, № 21. P. 5898-5907.

156.Huber E.M., Groll M. The Mammalian Proteasome Activator PA28 Forms an Asymmetric a4ß3 Complex // Structure. 2017. Vol. 25, № 10. P. 1473-1480.e3.

157.Knowlton J.R. et al. Structure of the proteasome activator REGa (PA28a) // Nature. 1997. Vol. 390, № 6660. P. 639-643.

158.Rechsteiner M., Realini C., Ustrell V. The proteasome activator 11 S REG (PA28) and Class I antigen presentation // Biochemical Journal. 2000. Vol. 345, № 1. P. 1-15.

159. Johnston S.C. et al. The proteasome 11S regulator subunit REGa (PA28a) is a heptamer // Protein Science. 2008. Vol. 6, № 11. P. 2469-2473.

160. Zhang Z. et al. Identification of an activation region in the proteasome activator REGa // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998. Vol. 95, № 6. P. 28072811.

161. Song X. et al. Relative Functions of the a and ß Subunits of the Proteasome Activator, PA28 // Journal of Biological Chemistry. 1997. Vol. 272, № 44. P. 27994-28000.

162. Whitby F.G. et al. Structural basis for the activation of 20S proteasomes by 11S regulators // Nature. 2000. Vol. 408, № 6808. P. 115-120.

163. Di Cola D. Human erythrocyte contains a factor that stimulates the peptidase activities of multicatalytic proteinase complex // Ital J Biochem. 1992. Vol. 41, № 4. P. 213-224.

164.Dubiel W. et al. Purification of an 11 S regulator of the multicatalytic protease // J Biol Chem. 1992. Vol. 267, № 31. P. 22369-22377.

165.Ma C.P., Slaughter C.A., DeMartino G.N. Identification, purification, and characterization of a protein activator (PA28) of the 20 S proteasome (macropain) // J Biol Chem. 1992. Vol. 267, № 15. P. 10515-10523.

166. Yukawa M. et al. Proteasome and its novel endogeneous activator in human platelets // Biochemical and Biophysical Research Communications. 1991. Vol. 178, № 1. P. 256-262.

167. Ahn K. et al. Characterization of the Proteasome Regulator PA28 // Journal of Biological Chemistry. 1996. Vol. 271, № 30. P. 18237-18242.

168.Honore B. et al. Interferon-gamma up-regulates a unique set of proteins in human keratinocytes. Molecular cloning and expression of the cDNA encoding the RGD-sequence-containing protein IGUP I-5111 // Eur J Biochem. 1993. Vol. 218, № 2. P. 421-430.

169.Realini C. et al. Molecular cloning and expression of a gamma-interferon-inducible activator of the multicatalytic protease // J Biol Chem. 1994. Vol. 269, № 32. P. 20727-20732.

170.Tanahashi N. et al. Molecular properties of the proteasome activator PA28 family proteins and y-interferon regulation // Genes to Cells. 1997. Vol. 2, № 3. P. 195-211.

171.Macagno A. et al. Dendritic cells up-regulate immunoproteasomes and the proteasome regulator PA28 during maturation // Eur J Immunol. 1999. Vol. 29, № 12. P. 4037-4042.

172.Cascio P. PA28aß: The Enigmatic Magic Ring of the Proteasome? // Biomolecules. 2014. Vol. 4, № 2. P. 566-584.

173. van Hall T. et al. Differential Influence on Cytotoxic T Lymphocyte Epitope Presentation by Controlled Expression of Either Proteasome Immunosubunits or Pa28 // Journal of Experimental Medicine. 2000. Vol. 192, № 4. P. 483494.

174.Respondek D. et al. PA28 modulates antigen processing and viral replication during coxsackievirus B3 infection // PLoS ONE / ed. Gomes A.V. 2017. Vol. 12, № 3. P. e0173259.

175. Yamano T. et al. Allele-Selective Effect of PA28 in MHC Class I Antigen Processing // J Immunol. 2008. Vol. 181, № 3. P. 1655-1664.

176.de Graaf N. et al. PA28 and the proteasome immunosubunits play a central and independent role in the production of MHC class I-binding peptides in vivo // Eur. J. Immunol. 2011. Vol. 41, № 4. P. 926-935.

177.Li J., Powell S.R., Wang X. Enhancement of proteasome function by PA28a overexpression protects against oxidative stress // FASEB j. 2011. Vol. 25, № 3. P. 883-893.

178.Cascio P. PA28y: New Insights on an Ancient Proteasome Activator // Biomolecules. 2021. Vol. 11, № 2. P. 228.

179.Mao I. et al. REGy, a proteasome activator and beyond? // Cell. Mol. Life Sci. 2008. Vol. 65, № 24. P. 3971-3980.

180. Barton L.F. et al. Immune Defects in 28-kDa Proteasome Activator y-Deficient Mice // J Immunol. 2004. Vol. 172, № 6. P. 3948-3954.

181. Gao X. et al. Purification procedures determine the proteasome activation properties of REGy (PA28y) // Archives of Biochemistry and Biophysics. 2004. Vol. 425, № 2. P. 158-164.

182. Li J., Rechsteiner M. Molecular dissection of the 11S REG (PA28) proteasome activators // Biochimie. 2001. Vol. 83, № 3-4. P. 373-383.

183.Realini C. et al. Characterization of Recombinant REGa, REGß, and REGy Proteasome Activators // Journal of Biological Chemistry. 1997. Vol. 272, № 41. P. 25483-25492.

184. Dong S. et al. The REGy Proteasome Regulates Hepatic Lipid Metabolism through Inhibition of Autophagy // Cell Metabolism. 2013. Vol. 18, № 3. P. 380-391.

185. Li L. et al. REGy deficiency promotes premature aging via the casein kinase 1 pathway // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2013. Vol. 110, № 27. P. 1100511010.

186.Liu S. et al. PKA turnover by the REGy-proteasome modulates FoxO1 cellular activity and VEGF-induced angiogenesis // Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 2014. Vol. 72. P. 28-38.

187.Uchimura Y. et al. REG-y associates with and modulates the abundance of nuclear activation-induced deaminase // Journal of Experimental Medicine. 2011. Vol. 208, № 12. P. 2385-2391.

188. Xu J. et al. The REGy-proteasome forms a regulatory circuit with IkBs and NFkB in experimental colitis // Nat Commun. 2016. Vol. 7, № 1. P. 10761.

189. Li X. et al. The SRC-3/AIB1 Coactivator Is Degraded in a Ubiquitin- and ATP-Independent Manner by the REGy Proteasome // Cell. 2006. Vol. 124, № 2. P. 381-392.

190.Larkin M.A. et al. Clustal W and Clustal X version 2.0 // Bioinformatics. 2007. Vol. 23, № 21. P. 2947-2948.

191. Li X. et al. Ubiquitin- and ATP-Independent Proteolytic Turnover of p21 by the REGy-Proteasome Pathway // Molecular Cell. 2007. Vol. 26, № 6. P. 831842.

192. Ying H. et al. Aberrant accumulation of PTTG1 induced by a mutated thyroid hormone ß receptor inhibits mitotic progression // J. Clin. Invest. 2006. Vol. 116, № 11. P. 2972-2984.

193.Moriishi K. et al. Proteasome Activator PA28y-Dependent Nuclear Retention and Degradation of Hepatitis C Virus Core Protein // J Virol. 2003. Vol. 77, № 19. P. 10237-10249.

194.Kanai K. et al. Proteasome activator PA28y stimulates degradation of GSK3-phosphorylated insulin transcription activator MAFA // Journal of Molecular Endocrinology. 2011. Vol. 47, № 1. P. 119-127.

195.Li L. et al. REGy is critical for skin carcinogenesis by modulating the Wnt/ß-catenin pathway // Nat Commun. 2015. Vol. 6, № 1. P. 6875.

196. Sun L. et al. Regulation of energy homeostasis by the ubiquitin-independent REGy proteasome // Nat Commun. 2016. Vol. 7, № 1. P. 12497.

197

198

199

200

201

202

203

204

205

206

207

208

209

210

211

Li S. et al. Regulation of c-Myc protein stability by proteasome activator REGy // Cell Death Differ. 2015. Vol. 22, № 6. P. 1000-1011. Guo J. et al. Proteasome activator subunit 3 promotes pancreatic cancer growth via c-Myc-glycolysis signaling axis // Cancer Letters. 2017. Vol. 386. P. 161-167.

Zhang Z., Zhang R. Proteasome activator PA28y regulates p53 by enhancing its MDM2-mediated degradation // EMBO J. 2008. Vol. 27, № 6. P. 852-864. Kajava A.V. et al. New HEAT-like repeat motifs in proteins regulating proteasome structure and function // Journal of Structural Biology. 2004. Vol. 146, № 3. P. 425-430.

Ortega J. et al. The Axial Channel of the 20S Proteasome Opens Upon Binding of the PA200 Activator // Journal of Molecular Biology. 2005. Vol. 346, № 5. P. 1221-1227.

Savulescu A.F., Glickman M.H. Proteasome Activator 200: The HEAT is on... // Molecular & Cellular Proteomics. 2011. Vol. 10, № 5. P. R110.006890.

Ustrell V. PA200, a nuclear proteasome activator involved in DNA repair // The EMBO Journal. 2002. Vol. 21, № 13. P. 3516-3525. Sadre-Bazzaz K. et al. Structure of a Blm10 Complex Reveals Common Mechanisms for Proteasome Binding and Gate Opening // Molecular Cell. 2010. Vol. 37, № 5. P. 728-735.

Witkowska J. et al. Crystal structure of a low molecular weight activator Blm-pep with yeast 20S proteasome - insights into the enzyme activation mechanism // Sci Rep. 2017. Vol. 7, № 1. P. 6177. Welk V. et al. Inhibition of Proteasome Activity Induces Formation of Alternative Proteasome Complexes // Journal of Biological Chemistry. 2016. Vol. 291, № 25. P. 13147-13159.

Khor B. et al. Proteasome Activator PA200 Is Required for Normal Spermatogenesis // Mol Cell Biol. 2006. Vol. 26, № 8. P. 2999-3007. Mandemaker I.K. et al. DNA damage-induced replication stress results in PA 200-proteasome-mediated degradation of acetylated histones // EMBO Rep. 2018. Vol. 19, № 10.

Chu-Ping M., Slaughter C.A., DeMartino G.N. Purification and characterization of a protein inhibitor of the 20S proteasome (macropain) // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Protein Structure and Molecular Enzymology. 1992. Vol. 1119, № 3. P. 303-311.

McCutchen-Maloney S.L. et al. cDNA Cloning, Expression, and Functional Characterization of PI31, a Proline-rich Inhibitor of the Proteasome // Journal of Biological Chemistry. 2000. Vol. 275, № 24. P. 18557-18565. Zaiss D.M.W. et al. PI31 is a modulator of proteasome formation and antigen processing // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002. Vol. 99, № 22. P. 1434414349.

212

213

214

215

216

217

218

219

220

221

222

223

224

225

226

227

Bader M. et al. A Conserved F Box Regulatory Complex Controls Proteasome Activity in Drosophila // Cell. 2011. Vol. 145, № 3. P. 371-382. Li X. et al. Molecular and Cellular Roles of PI31 (PSMF1) Protein in Regulation of Proteasome Function // Journal of Biological Chemistry. 2014. Vol. 289, № 25. P. 17392-17405.

Clemen C.S. et al. VCP and PSMF1: Antagonistic regulators of proteasome activity // Biochemical and Biophysical Research Communications. 2015. Vol. 463, № 4. P. 1210-1217.

Kirk R. et al. Structure of a Conserved Dimerization Domain within the F-box Protein Fbxo7 and the PI31 Proteasome Inhibitor // Journal of Biological Chemistry. 2008. Vol. 283, № 32. P. 22325-22335.

Cho-Park P.F., Steller H. Proteasome Regulation by ADP-Ribosylation // Cell. 2013. Vol. 153, № 3. P. 614-627.

Lee M.J. et al. Trimming of ubiquitin chains by proteasome-associated deubiquitinating enzymes: 5 // Mol Cell Proteomics. 2011. Vol. 10, № 5. P. R110.003871.

Leggett D.S. et al. Multiple associated proteins regulate proteasome structure

and function: 3 // Mol Cell. 2002. Vol. 10, № 3. P. 495-507.

Lehmann A. et al. Ecm29 Fulfils Quality Control Functions in Proteasome

Assembly: 6 // Molecular Cell. 2010. Vol. 38, № 6. P. 879-888.

De La Mota-Peynado A. et al. The Proteasome-associated Protein Ecm29

Inhibits Proteasomal ATPase Activity and in Vivo Protein Degradation by the

Proteasome: 41 // Journal of Biological Chemistry. 2013. Vol. 288, № 41. P.

29467-29481.

Wang X. et al. The proteasome-interacting Ecm29 protein disassembles the 26S proteasome in response to oxidative stress: 39 // Journal of Biological Chemistry. 2017. Vol. 292, № 39. P. 16310-16320.

Wang X. et al. Regulation of the 26 S Proteasome Complex During Oxidative Stress: 151 // Sci. Signal. 2010. Vol. 3, № 151.

Gorbea C. et al. Characterization of Mammalian Ecm29, a 26 S Proteasome-associated Protein That Localizes to the Nucleus and Membrane Vesicles: 52 // Journal of Biological Chemistry. 2004. Vol. 279, № 52. P. 54849-54861. Gorbea C. et al. A Protein Interaction Network for Ecm29 Links the 26 S Proteasome to Molecular Motors and Endosomal Components: 41 // Journal of Biological Chemistry. 2010. Vol. 285, № 41. P. 31616-31633. Ibanez-Vega J. et al. Ecm29-Dependent Proteasome Localization Regulates Cytoskeleton Remodeling at the Immune Synapse // Front. Cell Dev. Biol. 2021. Vol. 9. P. 650817.

Lee M. et al. Ecm29-mediated proteasomal distribution modulates excitatory GABA responses in the developing brain: 2 // Journal of Cell Biology. 2020. Vol. 219, № 2. P. e201903033.

Gorbea C. et al. Depletion of the 26 S Proteasome Adaptor Ecm29 Increases Toll-Like Receptor 3 Signaling: 295 // Sci. Signal. 2013. Vol. 6, № 295.

228. Wani P.S. et al. Phosphorylation of the C-terminal tail of proteasome subunit a7 is required for binding of the proteasome quality control factor Ecm29: 1 // Sci Rep. 2016. Vol. 6, № 1. P. 27873.

229. Wang F. et al. USP14: Structure, Function, and Target Inhibition // Front. Pharmacol. 2022. Vol. 12. P. 801328.

230.Kim H.T., Goldberg A.L. The deubiquitinating enzyme Usp14 allosterically inhibits multiple proteasomal activities and ubiquitin-independent proteolysis: 23 // Journal of Biological Chemistry. 2017. Vol. 292, № 23. P. 9830-9839.

231.Kuo C.-L., Goldberg A.L. Ubiquitinated proteins promote the association of proteasomes with the deubiquitinating enzyme Usp14 and the ubiquitin ligase Ube3c: 17 // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2017. Vol. 114, № 17.

232. Shin J.Y. et al. Deubiquitination Reactions on the Proteasome for Proteasome Versatility: 15 // IJMS. 2020. Vol. 21, № 15. P. 5312.

233.Peth A. et al. Ubiquitinated Proteins Activate the Proteasomal ATPases by Binding to Usp14 or Uch37 Homologs: 11 // Journal of Biological Chemistry. 2013. Vol. 288, № 11. P. 7781-7790.

234.Lee B.-H. et al. USP14 deubiquitinates proteasome-bound substrates that are ubiquitinated at multiple sites: 7599 // Nature. 2016. Vol. 532, № 7599. P. 398-401.

235.Peth A., Besche H.C., Goldberg A.L. Ubiquitinated Proteins Activate the Proteasome by Binding to Usp14/Ubp6, which Causes 20S Gate Opening: 5 // Molecular Cell. 2009. Vol. 36, № 5. P. 794-804.

236.Hanna J. et al. Deubiquitinating Enzyme Ubp6 Functions Noncatalytically to Delay Proteasomal Degradation: 1 // Cell. 2006. Vol. 127, № 1. P. 99-111.

237.Burgie S.E. et al. Structural characterization of human Uch37: Uch37 Structure: 2 // Proteins. 2012. Vol. 80, № 2. P. 649-654.

238. Lam Y.A. et al. Specificity of the ubiquitin isopeptidase in the PA700 regulatory complex of 26 S proteasomes: 45 // J Biol Chem. 1997. Vol. 272, № 45. P. 28438-28446.

239.Deol K.K. et al. Proteasome-Bound UCH37/UCHL5 Debranches Ubiquitin Chains to Promote Degradation: 5 // Mol Cell. 2020. Vol. 80, № 5. P. 796-809.e9.

240. Yao T. et al. Proteasome recruitment and activation of the Uch37 deubiquitinating enzyme by Adrm1: 9 // Nat Cell Biol. 2006. Vol. 8, № 9. P. 994-1002.

241. Yao T. et al. Distinct modes of regulation of the Uch37 deubiquitinating enzyme in the proteasome and in the Ino80 chromatin-remodeling complex: 6 // Mol Cell. 2008. Vol. 31, № 6. P. 909-917.

242. Guo X., Huang X., Chen M.J. Reversible phosphorylation of the 26S proteasome: 4 // Protein Cell. 2017. Vol. 8, № 4. P. 255-272.

243.Xu J. et al. Tyrosine nitration of PA700 activates the 26S proteasome to induce endothelial dysfunction in mice with angiotensin II-induced hypertension: 3 // Hypertension. 2009. Vol. 54, № 3. P. 625-632.

244

245

246

247

248

249

250

251

252

253

254

255

256

257

258

Guo X. et al. Site-specific proteasome phosphorylation controls cell proliferation and tumorigenesis: 2 // Nat Cell Biol. 2016. Vol. 18, № 2. P. 202-212.

Jarome T.J. et al. CaMKII, but not protein kinase A, regulates Rpt6 phosphorylation and proteasome activity during the formation of long-term memories // Front Behav Neurosci. 2013. Vol. 7. P. 115. Kloss A. et al. Multiple cardiac proteasome subtypes differ in their susceptibility to proteasome inhibitors: 2 // Cardiovasc Res. 2010. Vol. 85, № 2. P. 367-375.

Lokireddy S., Kukushkin N.V., Goldberg A.L. cAMP-induced phosphorylation of 26S proteasomes on Rpn6/PSMD11 enhances their activity and the degradation of misfolded proteins: 52 // Proc Natl Acad Sci U S A. 2015. Vol. 112, № 52. P. E7176-7185.

VerPlank J.J.S., Goldberg A.L. Regulating protein breakdown through proteasome phosphorylation: 19 // Biochem J. 2017. Vol. 474, № 19. P. 33553371.

Wang D. et al. Regulation of acetylation restores proteolytic function of diseased myocardium in mouse and human: 12 // Mol Cell Proteomics. 2013. Vol. 12, № 12. P. 3793-3802.

Catalgol B. et al. Chromatin repair after oxidative stress: Role of PARP-mediated proteasome activation: 5 // Free Radical Biology and Medicine.

2010. Vol. 48, № 5. P. 673-680.

Morozov A.V. et al. Amyloid-ß Increases Activity of Proteasomes Capped with 19S and 11S Regulators // JAD / ed. Buchman V. 2016. Vol. 54, № 2. P. 763-776.

Toes R.E. et al. Discrete cleavage motifs of constitutive and immunoproteasomes revealed by quantitative analysis of cleavage products: 1 // J Exp Med. 2001. Vol. 194, № 1. P. 1-12.

Emmerich N.P. et al. The human 26 S and 20 S proteasomes generate overlapping but different sets of peptide fragments from a model protein substrate: 28 // J Biol Chem. 2000. Vol. 275, № 28. P. 21140-21148. Lyupina Y.V. et al. Proteasomes in the brain of ß2-microglobulin knockout mice: 10 // Biochemistry (Mosc). 2013. Vol. 78, № 10. P. 1124-1133. Dalet A. et al. Differences in the production of spliced antigenic peptides by the standard proteasome and the immunoproteasome: 1 // Eur. J. Immunol.

2011. Vol. 41, № 1. P. 39-46.

Ferro E.S. et al. Intracellular peptides: From discovery to function // EuPA Open Proteomics. 2014. Vol. 3. P. 143-151.

Vigneron N. et al. An antigenic peptide produced by peptide splicing in the proteasome: 5670 // Science. 2004. Vol. 304, № 5670. P. 587-590. Reits E. et al. Peptide diffusion, protection, and degradation in nuclear and cytoplasmic compartments before antigen presentation by MHC class I: 1 // Immunity. 2003. Vol. 18, № 1. P. 97-108.

259. Yewdell J.W. Immunology. Hide and seek in the peptidome: 5638 // Science. 2003. Vol. 301, № 5638. P. 1334-1335.

260.Fricker L.D. et al. Peptidomic analysis of HEK293T cells: effect of the proteasome inhibitor epoxomicin on intracellular peptides: 3 // J Proteome Res. 2012. Vol. 11, № 3. P. 1981-1990.

261.Gelman J.S. et al. Peptidomic analysis of human cell lines: 4 // J Proteome Res. 2011. Vol. 10, № 4. P. 1583-1592.

262.Russo L.C. et al. Natural intracellular peptides can modulate the interactions of mouse brain proteins and thimet oligopeptidase with 14-3-3 s and calmodulin: 17 // Proteomics. 2012. Vol. 12, № 17. P. 2641-2655.

263.Candido-Ferreira I.L. et al. Evidence of an Antimicrobial Peptide Signature Encrypted in HECT E3 Ubiquitin Ligases // Front Immunol. 2016. Vol. 7. P. 664.

264. Kim J.-Y. et al. Purification and antimicrobial activity studies of the N-terminal fragment of ubiquitin from human amniotic fluid: 9 // Biochim Biophys Acta. 2007. Vol. 1774, № 9. P. 1221-1226.

265. Monte E.R.C. et al. Interferon-gamma activity is potentiated by an intracellular peptide derived from the human 19S ATPase regulatory subunit 4 of the proteasome // J Proteomics. 2017. Vol. 151. P. 74-82.

266. Nathan J.A. et al. Immuno- and Constitutive Proteasomes Do Not Differ in Their Abilities to Degrade Ubiquitinated Proteins: 5 // Cell. 2013. Vol. 152, № 5. P. 1184-1194.

267. Abi Habib J. et al. Functional Differences between Proteasome Subtypes // Cells. 2022. Vol. 11, № 3. P. 421.

268.Kulichkova V.A. et al. Proteomic analysis of affinity-purified extracellular proteasomes reveals exclusively 20S complexes: 60 // Oncotarget. 2017. Vol. 8, № 60. P. 102134-102149.

269.Zoeger A. et al. Circulating proteasomes are functional and have a subtype pattern distinct from 20S proteasomes in major blood cells: 11 // Clin Chem. 2006. Vol. 52, № 11. P. 2079-2086.

270.Dianzani C. et al. Extracellular proteasome-osteopontin circuit regulates cell migration with implications in multiple sclerosis // Sci Rep. 2017. Vol. 7. P. 43718.

271. Flick K., Kaiser P. Protein degradation and the stress response // Seminars in Cell & Developmental Biology. 2012. Vol. 23, № 5. P. 515-522.

272. Li Y., Li S., Wu H. Ubiquitination-Proteasome System (UPS) and Autophagy Two Main Protein Degradation Machineries in Response to Cell Stress // Cells. 2022. Vol. 11, № 5. P. 851.

273. Qu J., Zou T., Lin Z. The Roles of the Ubiquitin-Proteasome System in the Endoplasmic Reticulum Stress Pathway // Int J Mol Sci. 2021. Vol. 22, № 4. P. 1526.

274. Zhang D.D. et al. Keap1 is a redox-regulated substrate adaptor protein for a Cul3-dependent ubiquitin ligase complex // Mol Cell Biol. 2004. Vol. 24, № 24. P. 10941-10953.

275.Zhang D.D., Hannink M. Distinct cysteine residues in Keap1 are required for Keap1-dependent ubiquitination of Nrf2 and for stabilization of Nrf2 by chemopreventive agents and oxidative stress // Mol Cell Biol. 2003. Vol. 23, № 22. P. 8137-8151.

276. Vashisht A.A. et al. Control of iron homeostasis by an iron-regulated ubiquitin ligase // Science. 2009. Vol. 326, № 5953. P. 718-721.

277.Muckenthaler M.U., Galy B., Hentze M.W. Systemic iron homeostasis and the iron-responsive element/iron-regulatory protein (IRE/IRP) regulatory network // Annu Rev Nutr. 2008. Vol. 28. P. 197-213.

278. Marine J.-C., Lozano G. Mdm2-mediated ubiquitylation: p53 and beyond // Cell Death Differ. 2010. Vol. 17, № 1. P. 93-102.

279.Gilkes D.M., Chen L., Chen J. MDMX regulation of p53 response to ribosomal stress // EMBO J. 2006. Vol. 25, № 23. P. 5614-5625.

280. Shieh S.Y. et al. DNA damage-induced phosphorylation of p53 alleviates inhibition by MDM2 // Cell. 1997. Vol. 91, № 3. P. 325-334.

281. Yu J., Qin B., Lou Z. Ubiquitin and ubiquitin-like molecules in DNA double strand break repair // Cell Biosci. 2020. Vol. 10. P. 13.

282.Nowsheen S. et al. L3MBTL2 orchestrates ubiquitin signalling by dictating the sequential recruitment of RNF8 and RNF168 after DNA damage // Nat Cell Biol. 2018. Vol. 20, № 4. P. 455-464.

283.Murata S. et al. CHIP is a chaperone-dependent E3 ligase that ubiquitylates unfolded protein // EMBO Rep. 2001. Vol. 2, № 12. P. 1133-1138.

284. Elliott E., Tsvetkov P., Ginzburg I. BAG-1 associates with Hsc70.Tau complex and regulates the proteasomal degradation of Tau protein // J Biol Chem. 2007. Vol. 282, № 51. P. 37276-37284.

285.Dantuma N.P., Lindsten K. Stressing the ubiquitin-proteasome system // Cardiovascular Research. 2010. Vol. 85, № 2. P. 263-271.

286. Bennett E.J. et al. Global impairment of the ubiquitin-proteasome system by nuclear or cytoplasmic protein aggregates precedes inclusion body formation // Mol Cell. 2005. Vol. 17, № 3. P. 351-365.

287.Kristiansen M. et al. Disease-associated prion protein oligomers inhibit the 26S proteasome: 2 // Mol Cell. 2007. Vol. 26, № 2. P. 175-188.

288.Mazroui R. et al. Inhibition of the ubiquitin-proteasome system induces stress granule formation // Mol Biol Cell. 2007. Vol. 18, № 7. P. 2603-2618.

289.Grune T. et al. HSP70 mediates dissociation and reassociation of the 26S proteasome during adaptation to oxidative stress: 7 // Free Radic Biol Med. 2011. Vol. 51, № 7. P. 1355-1364.

290.Conconi M. et al. Protection from oxidative inactivation of the 20S proteasome by heat-shock protein 90 // Biochem J. 1998. Vol. 333 ( Pt 2). P. 407-415.

291. Aiken C.T. et al. Oxidative stress-mediated regulation of proteasome complexes // Mol Cell Proteomics. 2011. Vol. 10, № 5. P. R110.006924.

292.Ishii T. et al. Oxidative modification of proteasome: identification of an

oxidation-sensitive subunit in 26 S proteasome // Biochemistry. 2005. Vol. 44, № 42. P. 13893-13901.

293.Bulteau A.L. et al. Oxidative modification and inactivation of the proteasome during coronary occlusion/reperfusion // J Biol Chem. 2001. Vol. 276, № 32. P.30057-30063.

294.Demasi M., Silva G.M., Netto L.E.S. 20 S proteasome from Saccharomyces cerevisiae is responsive to redox modifications and is S-glutathionylated // J Biol Chem. 2003. Vol. 278, № 1. P. 679-685.

295. Basset G. et al. Changes in the expression and the enzymic properties of the 20S proteasome in sugar-starved maize roots. evidence for an in vivo oxidation of the proteasome // Plant Physiol. 2002. Vol. 128, № 3. P. 11491162.

296.Kraft D.C., Deocaris C.C., Rattan S.I.S. Proteasomal oscillation during mild heat shock in aging human skin fibroblasts // Ann N Y Acad Sci. 2006. Vol. 1067. P. 224-227.

297.Kuckelkorn U. et al. The effect of heat shock on 20S/26S proteasomes: 9-10 // Biol Chem. 2000. Vol. 381, № 9-10. P. 1017-1023.

298. Lee D., Goldberg A.L. 26S proteasomes become stably activated upon heat shock when ubiquitination and protein degradation increase // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2022. Vol. 119, № 25. P. e2122482119.

299. Vigneron N., Abi Habib J., Van den Eynde B.J. Learning from the Proteasome How To Fine-Tune Cancer Immunotherapy: 10 // Trends in Cancer. 2017. Vol. 3, № 10. P. 726-741.

300. Keller M. et al. The proteasome immunosubunits, PA28 and ER-aminopeptidase 1 protect melanoma cells from efficient MART-1 26-35 -specific T-cell recognition: Antigen processing: 12 // Eur. J. Immunol. 2015. Vol. 45, № 12. P. 3257-3268.

301. Schooten E. et al. MAGE-A antigens as targets for cancer immunotherapy // Cancer Treatment Reviews. 2018. Vol. 67. P. 54-62.

302. Guillaume B. et al. Analysis of the Processing of Seven Human Tumor Antigens by Intermediate Proteasomes: 7 // J.I. 2012. Vol. 189, № 7. P. 35383547.

303.Zanker D. et al. Mixed Proteasomes Function To Increase Viral Peptide Diversity and Broaden Antiviral CD8 + T Cell Responses: 1 // J.I. 2013. Vol. 191, № 1. P. 52-59.

304. Lee M. et al. Expression of Immunoproteasome Subunit LMP7 in Breast Cancer and Its Association with Immune-Related Markers: 1 // Cancer Res Treat. 2019. Vol. 51, № 1. P. 80-89.

305.Rouette A. et al. Expression of immunoproteasome genes is regulated by cell-intrinsic and -extrinsic factors in human cancers: 1 // Sci Rep. 2016. Vol. 6, № 1. P. 34019.

306.Tripathi S.C. et al. Immunoproteasome deficiency is a feature of non-small cell lung cancer with a mesenchymal phenotype and is associated with a poor outcome: 11 // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2016. Vol. 113, № 11.

307.Banno A. et al. Downregulation of 26S proteasome catalytic activity promotes epithelial-mesenchymal transition: 16 // Oncotarget. 2016. Vol. 7, № 16. P. 21527-21541.

308. Joyce S. Immunoproteasomes edit tumors, which then escapes immune recognition: Highlights: 12 // Eur. J. Immunol. 2015. Vol. 45, № 12. P. 32413245.

309. Wehenkel M. et al. A selective inhibitor of the immunoproteasome subunit LMP2 induces apoptosis in PC-3 cells and suppresses tumour growth in nude mice: 1 // Br J Cancer. 2012. Vol. 107, № 1. P. 53-62.

310.Tsvetkov P. et al. Oncogenic addiction to high 26S proteasome level: 7 // Cell Death Dis. 2018. Vol. 9, № 7. P. 773.

311.Okumura T. et al. Proteasome 26S subunit PSMD1 regulates breast cancer cell growth through p53 protein degradation: 1 // The Journal of Biochemistry. 2018. Vol. 163, № 1. P. 19-29.

312. Arnouk H. et al. Characterization of molecular markers indicative of cervical cancer progression: 5 // Prot. Clin. Appl. 2009. Vol. 3, № 5. P. 516-527.