Molecular functions of the ubiquitin domain protein Herp in Synoviolin mediated endoplasmic reticulum associated protein degradation (ERAD)
Creators: name: Kny, Melanie
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I
Year: 2010
Subjects: subject: UPR
subject: ERAD
subject: Herp
subject: Synoviolin
subject: Usp7
subject: AUP1
subject: Herp2
subject: 570 Biowissenschaften, Biologie
subject: 32 Biologie
subject: WE 3150

description: Die Akkumulation fehlerhafter Proteine im Endoplasmatischen Retikulum (ER) induziert den „unfolded protein response“ (UPR) - Signalweg zur Überwindung dieser zellulären Stress-Situation. Ein in Säugern stark UPR-induziertes Gen kodiert für das Ubiquitin-Domäne-Protein Herp. Herp interagiert mit der E3-Ligase Synoviolin, einer zentralen Komponente von Multiproteinkomplexen, welche die ER assoziierte Protein-Degradation (ERAD) vermitteln. Abhängig von seiner Ubiquitin-ähnlichen (‘UBL’) Domäne wird Herp für den effizienten Abbau von Synoviolin-Substraten benötigt. Der zugrundeliegende molekulare Mechanismus dieser Funktion von Herp ist kaum bekannt. In der vorliegenden Studie wurde gezeigt, dass Herp kontinuierlich an Synoviolin-basierten Komplexen umgesetzt wird, aber kein Substrat ist. Da sowohl Depletion als auch Stabilisierung von Herp zum verminderten Abbau von Synoviolin-Substraten führt, lässt sich schlussfolgern, dass der kontinuierliche Umsatz von Herp entscheidend ist für ERAD. Weiterhin regulierte Herp die Zusammensetzung Synoviolin-basierter Komplexe. Das deubiquitinierende Enzym Usp7 ist über seine Bindung an Herp mit Synoviolin assoziiert. Usp7 beeinflusste aber nicht die Stabilität von Herp oder ERAD-Substraten. Zusätzlich verstärkte Herp die Interaktion zwischen dem CUE-Domäne-Protein AUP1 und Synoviolin. In Abhängigkeit von der CUE-Domäne steigerte AUP1 den ERAD-Prozess. Auch das Herp-Homolog Herp2 war mit Synoviolin-basierten Komplexen assoziiert. Im Gegensatz zu Herp wurde Herp2 nicht durch den UPR-Signalweg induziert, war stabil und interagierte nicht Usp7. Diese Daten unterstreichen die einzigartige Funktion von Herp im ERAD-Prozess. Schlussfolgernd ist Herp eine dynamische ERAD-Komponente, welche die Rekrutierung akzessorischer Proteine an Synoviolin vermittelt und damit die Ubiquitinierung von Synoviolin-Substraten ermöglicht. Diese Daten zeigen die kritische Rolle von Herp für die Beseitigung fehlerhafter Proteine und das Überleben der Zelle.
description: The accumulation of aberrant proteins in the endoplasmic reticulum (ER) induces the unfolded protein response (UPR) pathway for surmounting this cellular stress situation. One of the strongly UPR-induced genes in mammalia encodes the ubiquitin domain protein Herp. Herp interacts with the E3 ligase Synoviolin, a central component of ER associated protein degradation (ERAD) mediating multiprotein complexes. Dependent on its ubiquitin-like (UBL) domain, Herp is required for the efficient degradation of Synoviolin substrates. The molecular mechanism underlying this function of Herp is poorly understood. In the present study, it was shown that Herp is continuously exchanged at Synoviolin based complexes. However, Herp did not serve as a Synoviolin substrate. Since both stabilisation and depletion of Herp resulted in the impaired degradation of Synoviolin substrates, the continuous turnover of Herp seems to be decisive for ERAD. Herp was also shown to regulate the composition of Synoviolin based complexes. The deubiquitinating enzyme Usp7 was linked to Synoviolin via its interaction with Herp. However, Usp7 did not influence the stability of Herp or ERAD substrates. In addition, Herp improved the association of the CUE domain protein AUP1 with Synoviolin. AUP1 triggered the ERAD process in a CUE domain dependent manner. Also Herp2, a homologue of Herp, was found to associate with Synoviolin based complexes. However, in contrast to Herp, Herp2 was not induced by the UPR, was stable, and did not bind Usp7 supporting the idea of Herp having a unique function in ERAD. In conclusion, Herp is a dynamic ERAD component recruiting accessory proteins to Synoviolin thus enabling Synoviolin dependent ubiquitination of substrates. These findings point out the crucial role of Herp for the elimination of misfolded proteins, which is important for cell survival.