Domaines protéiques
Domaines UBD

Les domaines de liaison à l’ubiquitine appelés UBD - Ubiquitin Binding Domain - interagisent par des liaisons non-covalentes avec des protéines mono- ou poly-ubiquitinées et sont impliqués dans les interactions protéine/protéine, en particulier dans la signalisation cellulaire (Ubiquitin-binding domains 2006 et Ubiquitin-binding domains — from structures to functions 2009).

L'ubiquitination (ou ubiquitinylation) est une modification post-traductionnelle qui aboutit à la fixation covalente d'une (ou de plusieurs) protéine d'ubiquitine sur la protéine substrat.

Classification des UBD

On en compte plus de 20 différentes familles et leur nombre ne cesse d'augmenter.

Ces domaines sont relativement petits (50 à 150 résidus.

1. La classe la plus nombreuse des UBD, de structure α-hélicale se liant au patch hydrophobe Ile44, comprend :

• les UBA (UBiquitin Associated),
• les UIM (Ubiquitin-Interacting Motif),
• les DUIM (Double-sided UIM),
• les MIU (Motif Interacting with Ubiquitin),
• les CUE (Coupling of Ubiquitin conjugation to Endoplasmic reticulum degradation),
• les GAT :
  • GGA (Golgi-localized et Gamma-ear-containing,
  • ARF (ADP-ribosylation-factor)-binding protein,
  • TOM (target of Myb)…

2. La deuxième classe, celle des zinc finger (ZnF) qui reconnaissent trois régions différentes sur la surface de l'ubiquitine, comprend :

• les NZF (Npl4 Zn­F),
• les UBZ (UBiquitin-binding ZnF),
• l'A20 ZnF,
• les ZnF UBP (UBiquitin-specific processing Protease),
• les UBZ (UBiquitin-binding ZnF)…

3. Une classe, comportant un domaine PH (Pleckstrin Homology), comprend :

• les PRU (Pleckstrin-like Receptor for Ubiquitin,
• les GLUE (GRAM-Like Ubiquitin binding in EAP45).

4. Une classe, les Ubc (Ubiquitin-Conjugating -like domain), comprend :

• les UEV (Ubc E2 variant) ,
• les UBC.

5. Une classe, comportant d'autres domaines, comprend :

• les Jab1/MPN,
• les domaines VHS (VPS27, Hrs et STAM), présents en particulier chez Hsr et STAM du complexe ESCRT-0,
• les PFU (PLAA Family Ubiquitin binding),
• les domaines SH3.

Les protéines à UBD regroupent de nombreuses protéines, et en particulier des E3 ligases, des UBL (UBiuquitin-Like), des DUB (déubiquitinaes), et en particulier les USP, ou encore, des sous-unités du protéasome.

Certaines protéines à UBD contiennent aussi un domaine UBL, domaine qui peut lui même interagir avec des domaines UBD, soit au sein de la même protéine, soit entre deux protéines distinctes : ces protéines peuvent adresser des substrats ubiquitylés au protéasome, en interagissant avec les substrats ubiquitynés via leurs domaines UBD et avec le protéasome via leurs domaines UBL.

Rôles des UBD

La conjugaison et déconjugaison de l'ubiquitine et des UBL (ubiquitin-like protein) aux protéines cellulaires sont des processus régulés de l'homéostasie cellulaire (Substrate specificity of the ubiquitin and Ubl proteases 2016).

Les interactions avec les UBD sont :

• dépendantes de la mono ou de la polyubiquitination, et dans ce cas de la conformation de la chaîne d'ubiquitine : compacte (K48) ou linéaire (canonique ou K63),
• complexes et dépendent de nombreux facteurs : multiplication des sites dans les protéines, oligomérisation des protéines, interactions variées dans les complexes de signalisation ou dans les différents espaces cellulaires (endosomes…).