Modifications post-traductionnelles des protéines
Ubiquitination : E3 ubiquitine ligases de la famille RBR

Les E3 ubiquitine ligases sont classées en trois grandes familles (New insights into ubiquitin E3 ligase mechanism 2014 et HECT and RING finger families of E3 ubiquitin ligases at a glance 2012).

• la famille HECT,
• la famille RING, à domaine RING ou RING-related (les U-box ne contenant par d'atomes de zinc y sont intégrées),
• la famille RBR (RING-Between-RING).

La famille RBR (RING-Between-RING) est une famille relativement récente qui catalyse l'ubiquitination, mais d'une autre manière que les familles RING et HECT (The ring between ring fingers (RBR) protein family 2007).

Les premières ont été découvertes chez la Drosophile (Ariadne-1: A Vital Drosophila Gene Is Required in Development and Defines a New Conserved Family of RING-Finger Proteins 2000) et chez l'Homme où la Parkine mute souvent dans l'apparition précoce de la maladie de Parkinson (The Role of Parkin in Familial and Sporadic Parkinson’s Disease 2010).

Structure des RBR

La structure de la Parkine comprend (New insights into ubiquitin E3 ligase mechanism 2014) :

• un domaine UBL (Ubiquitin-Like) N-terminal,
• un domaine RING0 (domaine liant le zinc),
• un domaine Ring-finger (RING1), qui recrute classiquement l'enzyme de conjugaison E2,
• un domaine central, le domaine IBR, de structure similaire à RING2,

• 

  un domaine Ring-finger C-terminal (RING2) qui catalyse l'ubiquitination comme la famille HECT et non comme la famille RING.

Dans sa forme compacte, l'ubiquitination est inhibée par RING0 qui cache la cystéine active de RING2.

• Cette autoinhibition est complétée par une hélice α REP (REP helical linker), lien entre les domaines IBR et RING2, qui recouvre le site de liaison à E2 dans RING1.
• L'UBL N-terminal jouerait un rôle bien moindre que RING0 (Confronting Neurodegeneration: Insights into Parkin Function as a Protective Enzyme in Parkinson’s Disease 2014).

Par contre, on ne connaît pas encore ce qui provoque le changement de conformation de la Parkine (phosphorylation de Ubl ? : Regulation of Parkin E3 ubiquitin ligase activity 2012).

D'autres processus d'auto-inhibition sont retrouvés dans différents membres de la famille comme HHARI (Structure of HHARI, a RING-IBR-RING Ubiquitin Ligase: Autoinhibition of an Ariadne-Family E3 and Insights into Ligation Mechanism 2013).

Mécanisme d'ubiquitination par les RBR

Le mécanisme est différent de celui des autres E3 ubiquitine ligases et reste encore à découvrir de façon complète. Leur action est un mélange de celles des RING et des HECT.

• 

  RING1 reconnaît le complexe E2~ubiquitine.
• RING2, par sa cystéine, forme une liaison thioester intermédiaire avec le " donneur " d'ubiquitine.

LUBAC (Linear UBiquitin chain–Assembly Complex) catalyse la liaison entre la Gly76 C-terminale d'une ubiquitine et la Met1 N-terminale de la suivante pour former des chaînes linéaires d'ubiquitine (A ubiquitin ligase complex assembles linear polyubiquitin chains 2006). LUBAC comprend (cf. figure) :

• la protéine SHARPIN avec ses domaines PH, UBL et NZF ;
• la protéine HOIL-1L à domaine UBL, NZF et RBR (RING1, IBR et RING2) ;

Ces deux protéines semblent, toute deux, intervenir dans l'auto-inhibition de LUBAC.

• une protéine HOIP à plusieurs domaines : PUB (The PUB Domain Functions as a p97 Binding Module in Human Peptide N -Glycanase 2006), NZF, UBA (Ubiquitin-associated domain), RBR et LDD.

Le domaine CBR (Catalytic IBR) de HOIP est le domaine catalytique de LUBAC.

• 

  Le domaine RING 2 comporte un motif zinc-finger (ZF1).
• Le domaine hélical C-terminal du domaine LDD comprend aussi un motif zinc-finger (ZF2).

Le domaine LDD (Linear ubiquitin chain Determining Domain) de HOIP oriente l'accepteur de l'ubiquitine pour pouvoir la recevoir de la cystéine de RING2.

• Il forme une sorte de plate-forme hélicoïdale qui se lie, et à l'accepteur d'ubiquitine (Hist887 de LDD à la Met N-terminale d'accepteur de l'ubiquitine), et au donneur d'ubuquitine par la liaison thioester sur la Cys885, lié à l'ubiquitine du donneur.
• L'histidine conservée aurait comme rôle de déprotoner l'amine N-terminale et l'activer pour détruire la liaison thioester E2~Ub.
• L'ubiquitine est transférée du donneur à l'accepteur.

Mécanismes de l'ubiquitination