단백질 수식화
(post translational protein modifications, PTMs)

단백질 수식화는 세포 내부 및 외부 변화에 대해 세포가 역동적으로 반응하여 세포 항상성(homeostasis)을 유지하게 하는 중요한 전략이다. 단백질 수식화는 타깃 단백질에 원자단(인산기, 히드록시기, 메틸기, 아세틸기, 니트로기 등) 혹은 단백질(유비퀴틴, ISG15, SUMO, UFM1, NEDD8 등)이 공유결합에 의해 연결되는 가역적 화학 반응으로서, 프로테옴(proteome)의 기능적 다양성을 증가시키고 정교한 조절을 가능하게 하여 정상적인 세포생리뿐 아니라 인간의 병태생리에도 중대한 영향을 끼침이 알려지고 있다.

흥미로운 점은, 20,000~25,000개의 유전자로 이루어진 인간 게놈으로부터 100,000개의 전사체가 형성되고 이후 단백질 수식화를 통해 100만개 이상의 기능적 다양성을 갖는 프로테옴이 생성된다는 사실이다.

 이러한 단백질 수식화는 단백질의 folding, 안정성, 세포내 위치 결정뿐 아니라, 단백질의 활성화/불활성화, 촉매 기능을 정교하게 조절하기 때문에 단백질 수식화 연구는 면역 질환, 암, 퇴행성 뇌질환, 당뇨 등 심각한 질환의 병인 기전 연구에 커다란 가치가 있다고 할 수 있다.

유비퀴틴과 유비퀴틴-유사단백질에
의한 단백질 수식화

 1970년대 중반, 진핵생물에서 진화적으로 매우 높게 보존된 유비퀴틴이 발견되었고 1980년대 후반 이후부터 현재까지 유비퀴틴과 진화적/구조적으로 연관성을 갖는 10개 미만의 유비퀴틴-유사 단백질이 밝혀져 있다. 유비퀴틴 혹은 유비퀴틴-유사 단백질에 의한 타깃 단백질의 수식화(유비퀴틴화, 아이에스지화, 수모화, 유페엠화 등)는 신호전달 과정의 메신저로 작용하여 전사, DNA 수선, 신호전달, 오토파지, 세포주기 조절, 세포사멸 등 다양한 세포 과정을 조절한다.

  최근 유비퀴틴 혹은 유비퀴틴-유사 단백질에 의한 단백질 수식화의 비정상적 조절 및 수식화 관련 효소(E1, E2, E3 효소)의 돌연변이 형성이 질병(면역 질환, 암, 퇴행성 질환, 당뇨를 비롯한 대사 질환) 발생의 원인이 됨이 밝혀지면서 유비퀴틴 혹은 유비퀴틴-유사 단백질에 의한 단백질 수식화 관련 연구의 중요성이 부각되고 있고 단백질 수식화 시스템을 표적으로 하는 화합물은 치료제로 주목받기 시작하고 있다.

Ub와 Ubl의 구조적 유사성과 기능적 다양성

2022

* Kang, J. A., * Kim, Y. J., and Jeon, Y. J. (2022) The diverse repertoire of ISG15: more intricate than initially thought. Experimental & Molecular Medicine In Revision.

: *equal contribution

* Kang, J. A., * Kim, Y. J., and Jeon, Y. J. (2022) ISGylation drives tumorigenesis and chemoresistance. Submitted.

2021

Kang, J. A., and Jeon, Y. J. (2021) How Is the Fidelity of Proteins Ensured in Terms of Both Quality and Quantity at the Endoplasmic Reticulum? Mechanistic Insights into E3 Ubiquitin Ligases. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 2078; doi: 10.3390/ijms22042078

2020

Kang, J. A., and Jeon, Y. J. (2020) Emerging Roles of USP18: From Biology to Pathophysiology. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 6825; doi:10.3390/ijms21186825

2019

Nam, S. M., and Jeon, Y. J. (2019) Proteostasis in the Endoplasmic Reticulum: Road to Cure. Cancers 2019, 11, 1793; doi:10.3390/cancers11111793

2018

*Moon, H. W., *Han, H. G., and Jeon, Y. J. (2018) Protein Quality Control in the Endoplasmic Reticulum and Cancer. Int. J. Mo. Sci. 19(10), 3020

:*equal contribution

 *Han, H. G., *Moon, H. W., and Jeon, Y. J. (2018) ISG15 in Cancer: Beyond Ubiquitin- Like Protein. Cancer Letters 438:52-62

:*equal contribution

​

Kim, S., Jing, K., Shin, S., Jeong, S., Han, S. H., Oh, H., Yoo, Y. S., Han, J., Jeon, Y. J., Heo, J. Y., Kweon, G. R., Park, S. K., Park, J. I., Wu, T., Lim, K. (2018) ω3-polyunsaturated fatty acids induce cell death through apoptosis and autophagy in glioblastoma cells: In vitro and in vivo. Oncol. Rep. 39, 239-246

2017

Yoo, Y. S., Han, H. G., Jeon, Y. J. (2017) Unfolded protein response of the endoplasmic reticulum in tumor progression and immunogenicity. Oxid. Med. Cell. Longev. 2017:2969271, 1-18

*Jeon, Y. J., Park, J. H., *Chung, C. H. (2017) Interferon-stimulated gene 15 in the control of cellular responses to genotoxic stress. Mol. Cells 40, 83-89

: *equal contribution

2016

Park, J. H., Yang, S. W., Park, J. M., Ka, S. H., Jeon, Y. J., Seol, J. H., Chung, C. H. (2016) Positive feedback regulation of p53 transactivity by DNA damage-induced ISG15 modification. Nature Commun. 7:12513, 1-13

2015

Jeon, Y. J., Khelifa, S., Ratnikov, B., Scott, D. A., Feng, Y., Parisi, F., Ruller, C., Lau, E., Kim, H., Brill, L. M., Jiang, T., Rimm, D., Cardiff, R., Mills, G., Smith, J., Osterman, A. L., Kluger, Y., and Ronai, Z. A. (2015) Regulation of glutamine carrier proteins by the ubiquitin ligase RNF5 determines breast cancer response to ER stress-inducing chemotherapies. Cancer Cell 27, 354-369

Ratnikov, B., Jeon, Y. J., Smith, J., and Ronai, Z. A. (2015) Right on Target: Glutamine metabolism in cancer. Oncoscience 2:8, 681-683

Tomati, V., Sondo, E., Armirotti, A., Caci, E., Pesce, E., Marini, M., Gianotti, A., Jeon, Y. J., Cilli, M., Pistorio, A., Mastracci, L., Ravazzolo, R., Scholte, B., Ronai, Z., Galietta, L. J., Pedemonte, N. (2015) Genetic inhibition of the ubiquitin ligase RNF5 attenuates phenotypes associated to F508del cystic fibrosis mutation. Sci. Rep. 5:12138, 1-17

Yoo, H. M., Park, J. H., Jeon, Y. J., and Chung, C. H. (2015) Ubiquitin-fold modifier 1 as a regulator of breast cancer. Front. Endocrinol. 6:36, 1-7

2014

Park, J. H., Lee, S. W., Yang, S. W., Yoo, H. M., Park, J. M., Seong, M. W., Ka, S. H., Oh, K. H., *Jeon, Y. J., and *Chung, C. H. (2014) Modification of DBC1 by SUMO2/3 is crucial for p53-mediated apoptosis in response to DNA damage. Nature Commun. 5:5483, 1-12

: *equal contribution

Yoo, H. M., Kang, S. H., Kim, J. Y., Lee, J. E., Seong, M. W., Lee, S. W., Ka, S. H., Sou, Y., Komasu M., Tanaka K., Lee, S. T., Noh, D. Y., Baek, S. H., *Jeon, Y. J., and *Chung, C. H. (2014) Modification of ASC1 by UFM1 is crucial for ERα transactivation and breast cancer development. Mol. Cell 56, 261-274

: *equal contribution

Park, J. M., Yang, S. W., Yu, K. R., Ka, S. H., Lee, S. W., Seol, J. H., *Jeon, Y. J., and *Chung, C. H. (2014) Modification of PCNA by ISG15 plays a crucial role in termination of error-prone translesion DNA synthesis.

Mol. Cell 54, 626-638

: *equal contribution

2013

Yang, S. W., Oh, K. H., Park, E., Chang, H. M., Park, J. M., Seong, M. W., Ka, S. H., Song, W. K., Park, D. E., Baas, P. W., *Jeon, Y. J., and *Chung, C. H. (2013) USP47 and C-terminus of HSP70-interacting protein (CHIP) antagonistically regulate katanin-p60-mediated axonal growth. J. Neurosci. 33, 12728-12738

: *equal contribution

Park, E., Lee, J. W., Yoo, H. M., Ha, B. H., An, J. Y., Jeon, Y. J., Seol, J. H., Eom, S. H., and Chung, C. H. (2013) Structural alteration in the pore motif of the bacterial 20S proteasome homolog HslV leads to uncontrolled protein degradation. J. Mol. Biol. 425, 2940-2954

2012

Jeon, Y. J., Jo, M. G., Yoo, H. M., Hong, S. H., Park, J. M., Ka, S. H., Oh, K. H., Seol, J. H., Jung, Y. K., and Chung, C. H. (2012) Chemosensitivity is controlled by p63 modification with ubiquitin-like protein ISG15. J. Clin. Invest. 122, 2622-2636

Lee, S. W., Lee, M. H., Park, J. H., Kang, S. H., Yoo, H. M., Ka, S. H., Oh, Y. M., *Jeon, Y. J., and *Chung, C. H. (2012) SUMOylation of hnRNP-K is required for p53-mediated cell-cycle arrest in response to DNA damage. EMBO J. 31, 4441-4452

: *equal contribution

Lee, S. W., Seong, M. W., Jeon, Y. J., and Chung, C. H. (2012) Ubiquitin E3 ligases controlling p53 stability. Animal Cells Syst. 16, 173-182

2011

Oh, K. H., Yang, S. W., Park, J. M., Seol, J. H., Temura, S., Natsume, T., Murata, S., Tanaka, K., *Jeon, Y. J., and *Chung, C. H. (2011) Control of AIF-mediated programmed cell death by antagonistic functions of CHIP ubiquitin E3 ligase and USP2 deubiquitinating enzyme. Cell Death Differ. 18, 1326-1336

: *equal contribution

*Ha, B. H., *Jeon, Y. J., Tatsumi, K., Komatsu, M., Tanaka, K., Watson, C. M., Wallis, G., Chung, C. H., and Kim, E. (2011) Structure of ubiquitin-fold modifier 1-specific protease, UfSP2. J. Biol. Chem. 286, 10248-10257

: *equal contribution

2010

Jeon, Y. J., Yoo, H. M., and Chung, C. H. (2010) ISG15 and immune diseases. Biochim. Biophys. Acta (Molecular Basis of Diseases) 1802, 485-496

2009

Jeon, Y. J., Choi, J. S., Lee, J. Y., Yu, K. R., Ka, S. H., Kang, S. H., Oh, K. H., Baek, S. H., Kim, K. I., Zhang, D. E., Bang, O. S., and Chung, C. H. (2009) ISG15 modification of filamin B negatively regulates type-I interferon-induced JNK signaling pathway. EMBO Rep. 10, 374-380

Lee, J. W., Park, E., Jeong M. S., Jeon, Y. J., Eom, S. H., Seol, J. H., and Chung, C. H. (2009) HslVU ATP-dependent protease utilizes maximally six among twelve threonine active sites during proteolysis. J. Biol. Chem. 284, 33475-33484

2008

Jeon, Y. J., Choi, J. S., Lee, J. Y., Yu, K. R., Ka, S. H., Cho, Y., Choi, E. J., Baek, S. H., Seol, J. H., Park, D., Bang, O. S., and Chung, C. H. (2008) Filamin B serves as a molecular scaffold for type-I interferon-induced JNK1 signaling pathway. Mol. Biol. Cell 19, 5116-5130

2006

Park, S. C., Jia, B., Yang, J. K., Van D. L., Shao, Y. G., Han S. W., Jeon, Y. J., Chung, C. H., and Cheong, G. W. (2006) Oligomeric structure of the ATP-dependent protease La (Lon) of Escherichia coli. Mol. Cells 21, 129-134

2000

Kim, K. I., Baek, S. H., Jeon, Y. J., Nishimori, S., Suzuki, T., Uchida, S., Shimbara, N., Saitoh, H., Tanaka, K., and Chung, C. H. (2000) A new SUMO-1-specific protease, SUSP1, that is highly expressed in reproductive organs.

J. Biol. Chem. 275, 14102-14106