神经前体细胞表达，发育下调 8； NEDD8

HGNC 批准的基因符号：NEDD8

细胞遗传学位置：14q12 基因组坐标（GRCh38）：14:24,216,857-24,232,367（来自 NCBI）

▼ 说明

NEDD8 调节 滞蛋白-RING E3 连接酶（CRL），其在转录、信号传导、细胞分裂和分化等众多过程中发挥作用（Baek 等人的总结，2020）。

▼ 克隆与表达

库马尔等人（1992） 将 Nedd8 鉴定为一组在胚胎大脑中表现出发育调节表达的小鼠基因之一。库马尔等人（1993） 发现小鼠 Nedd8 编码一种与泛素（191339） 序列相似的小蛋白质。神谷等人（1997） 报道预测的 81 个氨基酸的人类、小鼠和大鼠 NEDD8 蛋白的序列几乎相同。人类 NEDD8 和泛素具有 60% 的氨基酸序列同一性。通过对人细胞系裂解物进行蛋白质印迹分析，NEDD8 迁移为 6-kD 蛋白。免疫荧光研究表明 NEDD8 主要在细胞核中表达。与泛素和哨兵蛋白（601912） 一样，NEDD8 在其 C 末端尾部加工后与其他细胞蛋白缀合。Northern 印迹分析检测到 NEDD8 主要在心脏和骨骼肌中表达。

▼ 基因功能

泛素通过由 E1（泛素激活）、E2（泛素结合）和 E3（泛素连接）酶组成的多酶系统共价连接至靶蛋白。大阪等人（1998） 证明 NEDD8 被 E1 样复合物激活，该复合物由 β-淀粉样前体蛋白结合蛋白 1（APPBP1；603385） 和 UBA3（603172） 组成，然后与 E2 样酶 UBC12（603173） 连接。他们发现 NEDD8 修饰的主要靶蛋白是 滞蛋白-4A（603137）。

Kurz 等人在秀丽隐杆线虫中使用共焦和延时显微镜（2002） 表明 Nedd8 结合在原核迁移和胞质分裂过程中负向调节富含微丝的细胞皮层的收缩性。他们发现，Rfl1 基因（泛素激活酶 UBA3 的蠕虫同源物）发生胚胎致死突变的线虫，在有丝分裂过程中微丝和微管介导的过程中存在显着缺陷。在秀丽隐杆线虫中，Mei1 和 Mei2 基因编码减数分裂特异性剑蛋白（参见 606696）异二聚体，该异二聚体定位于减数分裂纺锤体和染色体，并具有微管切断活性。作者发现，带有 Rfl1 和 Mei1 基因突变的线虫没有表现出微管不稳定。库尔兹等人（2002） 认为 C.

COP9 信号体从 SCF 泛素连接酶的 CUL1（603134） 亚基上裂解泛素样蛋白 NEDD8。科普等人（2002） 发现 JAB1/COPS5（604850） 亚基中的 JAB1/MPN 结构域金属酶（JAMM） 基序是 COP9 信号体的 NEDD8 肽酶活性的基础。JAMM 基序由 his-X-his-X（10）-asp 基序（其中 X 表示任何残基）和上游谷氨酸组成。JAMM 基序存在于古细菌、细菌和真核生物的蛋白质中，包括 26S 蛋白酶体的 RPN11 亚基。JAMM 基序内的金属螯合剂和点突变消除了 COP9 信号体依赖性 NEDD8 从 CUL1 的裂解，但对 COP9 信号体复合物组装几乎没有影响。科普等人（2002） 提出 JAMM 肽酶在多种生理途径中发挥重要作用。

希罗迪马斯等人（2004） 表明 MDM2（164785） 可以促进 p53（191170） 的 NEDD8 修饰。他们发现MDM2本身被NEDD8修饰，具有与MDM2的自动泛素化活性相似的特征。Xirodimas 等人使用 NEDD8 接合途径中具有温度敏感突变的细胞系和无法进行 NEDDylated 的 p53 突变体（2004） 证明 p53 的 MDM2 依赖性 NEDD8 修饰抑制其转录活性。这些发现扩展了 MDM2 作为 E3 连接酶的作用，提供了 MDM2 是泛素和 NEDD8 缀合途径的常见组成部分的证据，并表明 E3 连接酶可以控制底物蛋白功能的多种机制。

崔等人（2010） 表明，来自类鼻疽伯克霍尔德菌（CHBP） 的 Cif 同源物是人类细胞中真核泛素化途径的有效抑制剂。CHBP 充当脱酰胺酶，在体外和伯克霍尔德杆菌感染期间，特异性且有效地使泛素中的 gln40 和泛素样蛋白 NEDD8 脱酰胺。脱酰胺化泛素在支持泛素链合成方面受到损害。Cif 选择性地使 NEDD8 脱酰胺，从而消除了 neddylated 滞蛋白-RING 泛素连接酶（CRL） 的活性。在肠致病性大肠杆菌（EPEC） 感染的细胞中，Cif 会损害多种 CRL 底物的泛素化和泛素依赖性降解。Cif 中底物接触残基的突变消除或减弱了 EPEC 诱导的细胞周期停滞和肌节蛋白应力纤维形成的细胞病变表型。

斯科特等人（2011） 发现 E2 酶 UBC12（603173） 的 N 端乙酰化决定了泛素样蛋白 NEDD8 与 CUL1（603134） 之间独特的 E3 依赖性连接。结构、生物化学、生物物理和遗传分析揭示了 UBC12 的 N-乙酰基甲硫氨酸完全埋藏在 E3 DCN1（DCUN1D1; 605905） 的疏水口袋中如何促进 滞蛋白 neddylation。结果表明，N 端乙酰基既指导 UBC12 与 DCN1 的相互作用，又防止带电 N 端的排斥。斯科特等人（2011） 得出的结论是，他们的数据提供了乙酰化和类泛素蛋白缀合之间的联系，并定义了 N 端乙酰化依赖性识别的机制。

▼ 生化特征

晶体结构

瓦尔登等人（2003） 报道了人 APPBP1-UBA3（NEDD8 的异二聚体 E1 酶）的 2.6 埃晶体结构和突变分析。每个 E1 活性均由一个结构域指定：类似于细菌腺苷酸化酶的腺苷酸化结构域、围绕催化半胱氨酸组织的 E1 特异性结构域以及类似于泛素的参与 E2 识别的结构域。这些结构域排列在 2 个协调蛋白质和核苷酸结合的裂缝周围，以便 E1 的每个反应以装配线方式驱动下一个反应。

黄等人（2007） 报道了人类 NEDD8 通路的捕获泛素样蛋白（UBL） 激活复合物的晶体结构和分析，该复合物包含 NEDD8 的异二聚体 E1（APPBP1-UBA3）、2 个 NEDD8（1 个硫酯连接到 E1，1 个非共价连接腺苷酸化）、一个催化失活的 E2（UBC12） 和 MgATP。结果表明硫酯开关可以切换 E1-E2 亲和力。两个 E2 结合位点依赖于 NEDD8 通过硫酯连接到 E1。其中一个是通过显着的 E1 构象变化而暴露出来的。另一个直接来自硫酯结合的 NEDD8。NEDD8 转移至 E2 后，恢复为替代的 E1 构象将促进共价 E2-NEDD8 硫酯产物的释放。因此，黄等人。

动力学研究

Bohnsack 和 Haas（2003） 从人红细胞中纯化了 APPBP1-UBA3，并分析了 NEDD8 激活的动力学。在放射性标记的 ATP 和放射性标记的重组 NEDD8 存在下，APPBP1-UBA3 快速形成稳定的化学计量三元复合物，由紧密结合的 NEDD8 腺苷酸和 UBA3-NEDD8 硫羟酸酯组成。同位素交换动力学表明，异二聚体遵循伪有序机制，其中 ATP 为主导，NEDD8 为尾随底物。NEDD8 的 Ala72 对于结合 APPBP1-UBA3 至关重要。Bohnsack 和 Haas（2003） 得出结论，APPBP1-UBA3 激活 NEDD8 的机制与 UBA1 激活泛素具有高度保守性。

冷冻电子显微镜

贝克等人（2020） 报道了代表泛素化中间体的化学捕获复合物的冷冻电镜结构，其中 neddylated CRL1（β-TRCP） 促进泛素从 E2 泛素结合酶 UBE2D（参见 602961）转移到其招募底物磷酸化 I-kappa-B-α（NFKBIA；164008）。NEDD8 作为结合不同 滞蛋白 元件和 RING 激活的泛素连接的 UBE2D 的纽带。NEDD8 的局部结构重塑和 CRL 结构域的大规模移动汇聚在一起，将底物和泛素化活性位点并置。这些发现解释了一种独特的类泛素蛋白如何改变其靶标的功能。