MINDY3: Schaltstelle zwischen Proteinqualitätskontrolle und DNA-Reparatur

Im Zentrum steht MINDY3, eine Deubiquitinase mit einer charakteristischen EF-Hand-Region, die als neuartige Ubiquitin-Bindedomäne fungiert. Diese EF-Hand verfügt über drei Bindeflächen, die es MINDY3 ermöglichen, lange Polyubiquitin-Ketten besonders effizient zu erkennen und zu spalten – ein entscheidender Schritt bei der Steuerung des Proteinschicksals in der Zelle. Bemerkenswert ist, dass die EF-Hand von MINDY3 nicht nur an Ubiquitin-Ketten bindet, sondern auch an die UBL-Domänen (Ubiquitin-ähnlich) von RAD23A und RAD23B, Proteinen, die ubiquitylierte Fracht zum Proteasom transportieren. Diese Entdeckung verknüpft MINDY3 mit der RAD23-Proteasom-Achse, lenkt MINDY3 an Orte mit DNA-Schäden und weist auf eine koordinierte Rolle in der Proteinqualitätskontrolle während der DNA-Reparatur hin.

Sebastian Glatt, Professor für Systemgenetik an der Vetmeduni und Gruppenleiter am Małopolska Centre of Biotechnology (MCB) der Jagiellonen-Universität, fasst zusammen: „Die zentrale Erkenntnis ist, dass Zellen über ausgeklügelte Qualitätskontrollsysteme verfügen, um beschädigte Proteine zu managen und DNA zu reparieren – unsere Arbeit liefert ein neues Teil dieses komplexen molekularen Puzzles.“

Struktur trifft Zellbiologie – MINDY3 an der Schadensstelle

Das Forscherteam hat die Kristallstruktur der MINDY3-EF-Hand im Komplex mit der UBL-Domäne von RAD23A aufgeklärt und damit die molekularen Details dieser Interaktion sowie spezifische Grenzflächenreste identifiziert, die für die Bindung essenziell sind. Diese strukturellen Einblicke erklären, wie MINDY3 RAD23A (und RAD23B) erkennt und sich zugleich von anderen Ubiquitin-Interaktionen unterscheidet.

Geleitet von RAD23: MINDY3 am Einsatzort der DNA-Reparatur

In zellulären Experimenten beeinflussen RAD23A/B die Lokalisierung von MINDY3 bei vorhandenem DNA-Schaden, was ein Modell stützt, in dem MINDY3 RAD23-gebundene Substrate an Schadensstellen deubiquitinieren kann und so möglicherweise das Schicksal dieser Proteine während der Reparatur mitbestimmt.

Die Studie verfolgt einen multidisziplinären Ansatz – Biochemie, Strukturbiologie und Zellbiologie – um ein umfassendes Bild zu zeichnen. Eingesetzte Techniken umfassen Kristallographie zur Kartierung der Bindungsoberfläche, isotherme Titrationskalorimetrie (ITC) zur Messung von Interaktionen, Pull-down-Assays zur Bestätigung von Partnerschaften sowie Live-Cell-Imaging, um die Rekrutierung von MINDY3 an DNA-Läsionen zu verfolgen.

In Summe stützen diese Methoden ein Modell, in dem die EF-Hand von MINDY3 als spezialisierte Ubiquitin-Bindeeinheit fungiert, lange Ubiquitin-Ketten erkennt und diese Signalgebung über RAD23A/B mit DNA-Reparaturwegen koppelt.

Der Artikel „The EF-hand domain of MINDY3 is a ubiquitin and RAD23 UBL-binding domain.” von Armstrong LA, McFarland MR, O'Dea R, Krutyholowa R, Gorka M, Carroll T, Glatt S  und Kulathu Y. wurde in EMBO Reports veröffentlicht.
 

Wissenschaftlicher Artikel


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Univ.-Prof. Dr. Sebastian Glatt
Zentrum für Biologische Wissenschaften
Veterinärmedizinische Universität Wien (Vetmeduni)
Sebastian.Glatt@vetmeduni.ac.at