UBA1-Gen

UBA1 (UBA1 ist das Akronym für „Ubiquitin Like Modifier Activating Enzyme 1“) ist ein Protein kodierendes Gen das auf Chromosom Xp11.3 lokalisiert ist  ( Lee I et al. 2008). Das Gen ist Teil eines Genclusters auf Chromosom Xp11.23. Beschrieben wurden alternativ gespleißte Transkriptvarianten, die das selbe Protein kodieren. Ein wichtiger Paralog dieses Gens ist UBA7.

Das vom UBA1-Gen kodierte Enzym (E1) ist ein 110-120 kDa großes monomeres Protein.  E1 besteht aus 4 Bausteinen:

1. Adenylierungsdomäne, die aus zwei MoeB/ThiF-Homologiemotiven bestehen, von denen letzteres ATP und Ub bindet
2. katalytische Cystein-Halbdomänen, die das in jede der Adenylierungsdomänen eingefügte E1-Aktivitätszentrum-Cystein enthalten
3. Vier-Helix-Bündel, das eine zweite Insertion in der inaktiven Adenylierungsdomäne darstellt und unmittelbar auf die erste katalytische Cystein-Halbdomäne folgt
4.  C-terminale Ubiquitin-Faltdomäne, die spezifisches E2 rekrutiert.

UBA1 katalysiert den ersten Schritt der Ubiquitin-Konjugation auch Ubiquitinierung genannt, um zelluläre Proteine für den Abbau zu markieren. Konkret katalysiert UBA1 die ATP-abhängige Adenylierung von Ubiquitin, wodurch eine Thioesterbindung zwischen den beiden gebildet wird. Es nimmt auch an den nachfolgenden Schritten der Ubiquitinierung als Ub-Träger teil. Beim Menschen gibt es nur zwei Ubiquitin-aktivierende Enzyme, UBA1 (E1) und UBA6, und somit ist UBA1 weitgehend für die Ubiquitinierung von Proteinen beim Menschen verantwortlich (Moudry P et al. (2012). Durch seine zentrale Rolle bei der Ubiquitinierung wurde UBA1 mit der Regulierung des Zellzyklus, der Endozytose, der Signaltransduktion, der Apoptose, der Reparatur von DNA-Schäden und der Transkriptionsregulierung in Verbindung gebracht. Darüber hinaus trägt UBA1 zur Regulierung des NEDD8-Signalwegs bei und ist somit an der Faltung von Proteinen sowie an der Abschwächung des Ubiquitinabbaus bei Stress beteiligt.

Mutationen in UBA1 werden mit der X-chromosomalen spinalen Muskelatrophie Typ 2 in Verbindung gebracht.

UBA1 wurde auch bei anderen neurodegenerativen Erkrankungen, einschließlich der spinalen Muskelatrophie, sowie bei Krebs und Tumoren in Verbindung gebracht.

Eine autoinflammatorische Erkrankung, die 2020 identifiziert und als VEXAS-Syndrom (vacuoles, E1 enzyme, X-linked, autoinflammatory, somatic) bezeichnet wurde, ist auf eine Mutation (von Methionin41) in UBA1 zurückzuführen (Arlet JB et al. 2021; Ross C et al. 2021).

1. Arlet JB et al. (2021) Mutant UBA1 and Severe Adult-Onset Autoinflammatory Disease. N Engl J Med 384: 2163.
2. Beck DB et al. (2020)  Somatic Mutations in UBA1 and Severe Adult-Onset Autoinflammatory Disease. N Engl J Med 383:2628-2638.
3. Grayson PC et al. (2021) VEXAS syndrome. Blood 137:3591-3594.
4. Lee I et al. (2008) Structural insights into E1-catalyzed ubiquitin activation and transfer to conjugating enzymes. Cell 134 : 268–278.
5. Moudry P et al. (2012) Ubiquitin-activating enzyme UBA1 is required for cellular response to DNA damage. Cell Cycle 11 : 1573–1582.
6. Ross C et al. (2021) Somatic Mutation in UBA1 and ANCA-associated Vasculitis. J Rheumatol. 48:1626-1627