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The molecular basis of CULLIN E3 ligase regulation by the COP9 signalosome

Descrizione del progetto

Svelare i meccanismi molecolari dell’ubiquitinazione

Il sistema dell’ubiquitina è un percorso cellulare altamente regolato e intricato, responsabile della degradazione delle proteine da parte del proteasoma. Comporta il fissaggio di una piccola proteina chiamata ubiquitina alle proteine bersaglio da parte di specifici enzimi ubiquitina ligasi E3. Il sistema di trasferimento dell’ubiquitina è emerso come un interessante bersaglio farmacologico per intervenire su specifiche proteine associate alle malattie. Il progetto CsnCRL, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca, mira a chiarire i meccanismi molecolari responsabili della regolazione del processo di ubiquitinazione e in particolare delle ligasi E3. I ricercatori intraprenderanno studi strutturali e funzionali avanzati utilizzando tecniche come la cristallografia a raggi X e la microscopia crioelettronica. Oltre a fornire informazioni fondamentali sull’ubiquitinazione, i risultati del progetto contribuiranno a decodificare il comportamento dei complessi a più subunità.

Obiettivo

Specificity in the ubiquitin-proteasome system is largely conferred by ubiquitin E3 ligases (E3s). Cullin-RING ligases (CRLs), constituting ~30% of all E3s in humans, mediate the ubiquitination of ~20% of the proteins degraded by the proteasome. CRLs are divided into seven families based on their cullin constituent. Each cullin binds a RING domain protein, and a vast repertoire of adaptor/substrate receptor modules, collectively creating more than 200 distinct CRLs. All CRLs are regulated by the COP9 signalosome (CSN), an eight-protein isopeptidase that removes the covalently attached activator, NEDD8, from the cullin. Independent of NEDD8 cleavage, CSN forms protective complexes with CRLs, which prevents destructive auto-ubiquitination.

The integrity of the CSN-CRL system is crucially important for the normal cell physiology. Based on our previous work on CRL structures (Fischer, et al., Nature 2014; Fischer, et al., Cell 2011) and that of isolated CSN (Lingaraju et al., Nature 2014), We now intend to provide the underlying molecular mechanism of CRL regulation by CSN. Structural insights at atomic resolution, combined with in vitro and in vivo functional studies are designed to reveal (i) how the signalosome deneddylates and maintains the bound ligases in an inactive state, (ii) how the multiple CSN subunits bind to structurally diverse CRLs, and (iii) how CSN is itself subject to regulation by post-translational modifications or additional further factors.

The ERC funding would allow my lab to pursue an ambitious interdisciplinary approach combining X-ray crystallography, cryo-electron microscopy, biochemistry and cell biology. This is expected to provide a unique molecular understanding of CSN action. Beyond ubiquitination, insight into this >13- subunit CSN-CRL assembly will allow examining general principles of multi-subunit complex action and reveal how the numerous, often essential, subunits contribute to complex function.

Meccanismo di finanziamento

ERC-ADG - Advanced Grant

Istituzione ospitante

FRIEDRICH MIESCHER INSTITUTE FOR BIOMEDICAL RESEARCH FONDATION
Contribution nette de l'UE
€ 2 200 677,00
Indirizzo
MAULBEERSTRASSE 66
4058 Basel
Svizzera

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Regione
Schweiz/Suisse/Svizzera Nordwestschweiz Basel-Stadt
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
€ 2 200 677,00

Beneficiari (1)