PCMT1促进CRBN底物产生C端环状酰亚胺降解子

分享一篇发表在NCB上的文章，题目为“PCMT1 generates the C-terminal cyclic imide degron on CRBN substrates”，通讯作者是来自哈佛大学的Christina M. Woo教授，研究方向包含E3连接酶生物学、蛋白质损伤反应、蛋白PTM写入和擦除的工具开发等。在本文中，作者发现甲基转移酶PCMT1催化CRBN底物环化从而促进环状亚胺降解子的生成。

Cereblon（CRBN）是CRL4 E3泛素连接酶复合物的底物适配蛋白，也是沙利度胺及其衍生物的主要靶点。近期研究表明，CRBN能够识别具有C端环状酰亚胺修饰的内源性底物。这种修饰作为一种“降解子”（degron），会诱导蛋白质发生泛素化并随后被蛋白酶体降解。

然而，尽管这种环状酰亚胺修饰可以因蛋白质受损（如压力或衰老）而自发形成，但是否存在一种专门的酶促机制来调节这种修饰的产生，目前尚不清楚。在本文中，作者发现蛋白质羧基甲基转移酶PCMT1是负责在CRBN底物的C端天冬酰胺残基上产生环状酰亚胺的关键酶。

在催化酶的发现方面，作者首先考察了酶可能产生的潜在反应中间体，他们发现C端羧基在发生甲酯或硫酯化之后均能以相似速率转化为C端环亚胺（转化率分别为39%和34%），而游离的羧基则不能。因此，C端天冬酰胺羧基的活化是环化反应所必须的。PCMT1一种羧甲基转移酶，曾被证明能催化异天冬氨酸（isoD）修饰的产生，因此作者将代表CRBN底物的多肽与PCMT1共孵育并用质谱检测C端环状亚胺的生成。在12 h的孵育过后，作者发现代表GLUL C端的多肽FQYKN有49%发生了C端环化，并且存在少量的C端甲酯化产物。随后，作者也证明了PCMT1能够促进GLUL全长蛋白C端环亚胺形成。

接下来，作者研究了由PCMT1催化产生的GLUL-cN是否能够作为CRBN的底物。作者将经过PCMT1处理的GFP-GLUL融合蛋白通过电穿孔导入细胞，并用流式测定GFP的降解。结果表明PCMT1的预处理确实会促进GFP的降解，且能够被来那度胺所抑制。表明GLUL是体外及细胞中PCMT1和CRBN的底物。