The complexity of biological live relies on the dynamic organization of proteins into functional networks. Understanding these systems is critical in gaining insights into the regulatory mechanisms shaping cellular function in physiological and pathophysiological conditions. One of these systems are cullin-RING ubiquitin E3 ligases, which regulate virtually all eukaryotic processes and are comprised of over 300 unique complexes. Their modular nature allows them to dynamically adjust to the needs of the cell based on external and internal stimuli, but our understanding of the molecular mechanism of this reshaping and what CRL complexes are assembled and active at a given moment is lacking. To better elucidate the process of CRL assembly and disassembly, we validate the structural mechanism by which CAND1 enables dynamic assembly in cells, by examining how mutations of CAND1 affect degradation of CRL1 substrates and the cellular CRL1 landscape. To enable probing of active CRLs, we developed a suite of synthetic antibodies recognizing active cullins. These probes target active cullins by detecting both their modification with NEDD8 and them assuming the active structural conformation. Implementing our probe to profile the networks of activated CUL1-4-containing E3s in cells revealed the complexes' responses to various stimuli. By profiling several cell types, we observed variations in their baseline neddylated CRL repertoires, which directly impact the efficiency of targeted protein degradation. Moreover, our probe unveiled the differential rewiring of CRL networks across distinct primary cell activation pathways. These findings underscore the importance of conformation-specific probes, which enable nonenzymatic activity-based profiling across a network of varied multiprotein complexes. In the case of neddylated CRLs, this approach reveals widespread regulation and has the potential to facilitate the development of degrader drugs.     «

The complexity of biological live relies on the dynamic organization of proteins into functional networks. Understanding these systems is critical in gaining insights into the regulatory mechanisms shaping cellular function in physiological and pathophysiological conditions. One of these systems are cullin-RING ubiquitin E3 ligases, which regulate virtually all eukaryotic processes and are comprised of over 300 unique complexes. Their modular nature allows them to dynamically adjust to the needs...     »

Die Komplexität des biologischen Lebens beruht auf der dynamischen Organisation von Proteinen in funktionellen Netzwerken. Diese Systeme zu verstehen ist wichtig, um Einblicke in die Regulierungsmechanismen zu gewinnen, die Zellfunktionen unter physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen bestimmen. Eines dieser Systeme sind Cullin-RING-Ubiquitin-E3-Ligasen, die praktisch alle eukaryontischen Prozesse regulieren und aus über 300 einzigartigen Komplexen bestehen. Ihre modulare Natur ermöglicht es ihnen, sich dynamisch an die Bedürfnisse der Zelle anzupassen, aber unser Verständnis des molekularen Mechanismus dieser Umgestaltung und der CRL-Komplexe, die zu einem bestimmten Zeitpunkt zusammengesetzt und aktiv sind, ist unzureichend. Um den Prozess des Auf- und Abbaus von CRLs besser zu verstehen, validieren wir den strukturellen Mechanismus, durch den CAND1 das dynamische Zusammenkommen von CRL-Komplexen in Zellen ermöglicht, indem wir untersuchen, wie Mutationen von CAND1 den Abbau von CRL1-Substraten und die zelluläre CRL1-Landschaft beeinflussen. Um die Untersuchung aktiver CRLs zu ermöglichen, haben wir eine Reihe von synthetischen Antikörpern entwickelt, die aktive Cullins erkennen. Diese Sonden zielen auf aktive Cullins ab, indem sie sowohl deren Modifikation mit NEDD8 als auch deren aktive strukturelle Konformation erkennen. Die Anwendung unserer Sonden zur Erstellung von Profilen zellulärer Netzwerke aktivierter CUL1-, CUL2-, CUL3- und CUL4-haltiger E3s zeigt wie diese Komplexe auf verschiedene Stimuli reagieren. Durch die Erstellung von Profilen verschiedener Zelltypen konnten wir Variationen in ihrem Basisrepertoire an neddylierten CRLs feststellen, die sich direkt auf die Effizienz des induzierten Proteinabbaus auswirken. Darüber hinaus enthüllte unsere Sonde die unterschiedliche Neuverdrahtung von CRL-Netzwerken bei verschiedenen Aktivierungssignalwegen in Primärzellen. Diese Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung konformationsspezifischer Sonden, die eine nicht-enzymatische, aktivitätsbasierte Profilierung in einem System bestehend aus zahlreichen Multiproteinkomplexen ermöglichen. Im Fall von neddylierten CRLs zeigt dieser Ansatz eine weit verbreitete Regulierung auf und hat das Potenzial, die Entwicklung von Degrader-Medikamenten zu erleichtern.     «

Die Komplexität des biologischen Lebens beruht auf der dynamischen Organisation von Proteinen in funktionellen Netzwerken. Diese Systeme zu verstehen ist wichtig, um Einblicke in die Regulierungsmechanismen zu gewinnen, die Zellfunktionen unter physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen bestimmen. Eines dieser Systeme sind Cullin-RING-Ubiquitin-E3-Ligasen, die praktisch alle eukaryontischen Prozesse regulieren und aus über 300 einzigartigen Komplexen bestehen. Ihre modulare Natur ermög...     »