Published January 16, 2024
| Version v1
Publication
The membrane-associated ubiquitin ligase MARCHF8 stabilizes the human papillomavirus oncoprotein E7 by degrading CUL1 and UBE2L3 in head and neck cancer
Creators
- 1. Michigan State University
- 2. National Research Centre
- 3. Virginia Commonwealth University
Description
ABSTRACT The human papillomavirus (HPV) oncoprotein E7 is a relatively short-lived protein required for HPV-driven cancer development and maintenance. E7 is degraded through ubiquitination mediated by cullin 1 (CUL1) and the ubiquitin-conjugating enzyme E2 L3 (UBE2L3). However, E7 proteins are maintained at high levels in most HPV-positive cancer cells. A previous proteomics study has shown that UBE2L3 and CUL1 protein levels are increased by the knockdown of the E3 ubiquitin ligase membrane-associated ring-CH-type finger 8 (MARCHF8). We have recently demonstrated that HPV16 upregulates MARCHF8 expression in HPV-positive keratinocytes and head and neck cancer (HPV+ HNC) cells. Here, we report that MARCHF8 stabilizes the HPV16 E7 protein by degrading the components of the S-phase kinase-associated protein 1-CUL1-F-box ubiquitin ligase complex in HPV+ HNC cells. We found that MARCHF8 knockdown in HPV+ HNC cells drastically decreases the HPV16 E7 protein level while increasing the CUL1 and UBE2L3 protein levels. We further revealed that the MARCHF8 protein binds to and ubiquitinates CUL1 and UBE2L3 proteins and that MARCHF8 knockdown enhances the ubiquitination of the HPV16 E7 protein. Conversely, the overexpression of CUL1 and UBE2L3 in HPV+ HNC cells decreases HPV16 E7 protein levels and suppresses tumor growth in vivo . Our findings suggest that HPV-induced MARCHF8 prevents the degradation of the HPV16 E7 protein in HPV+ HNC cells by ubiquitinating and degrading CUL1 and UBE2L3 proteins. IMPORTANCE Since human papillomavirus (HPV) oncoprotein E7 is essential for virus replication; HPV has to maintain high levels of E7 expression in HPV-infected cells. However, HPV E7 can be efficiently ubiquitinated by a ubiquitin ligase and degraded by proteasomes in the host cell. Mechanistically, the E3 ubiquitin ligase complex cullin 1 (CUL1) and ubiquitin-conjugating enzyme E2 L3 (UBE2L3) components play an essential role in E7 ubiquitination and degradation. Here, we show that the membrane ubiquitin ligase membrane-associated ring-CH-type finger 8 (MARCHF8) induced by HPV16 E6 stabilizes the E7 protein by degrading CUL1 and UBE2L3 and blocking E7 degradation through proteasomes. MARCHF8 knockout restores CUL1 and UBE2L3 expression, decreasing E7 protein levels and inhibiting the proliferation of HPV-positive cancer cells. Additionally, overexpression of CUL1 or UBE2L3 decreases E7 protein levels and suppresses in vivo tumor growth. Our results suggest that HPV16 maintains high E7 protein levels in the host cell by inducing MARCHF8, which may be critical for cell proliferation and tumorigenesis.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الخلاصة إن البروتين السرطاني E7 لفيروس الورم الحليمي البشري (HPV) هو بروتين قصير العمر نسبيًا مطلوب لتطوير وصيانة السرطان الناتج عن فيروس الورم الحليمي البشري. يتحلل E7 من خلال ubiquitination بوساطة cullin 1 (CUL1) والإنزيم المقترن بـ ubiquitin E2 L3 (UBE2L3). ومع ذلك، يتم الحفاظ على بروتينات E7 عند مستويات عالية في معظم الخلايا السرطانية الموجبة لفيروس الورم الحليمي البشري. أظهرت دراسة بروتينية سابقة أن مستويات بروتين UBE2L3 و CUL1 تزداد عن طريق الضربة القاضية للحلقة المرتبطة بغشاء E3 ubiquitin ligase - CH من نوع الأصبع 8 (MARCHF8). لقد أثبتنا مؤخرًا أن فيروس الورم الحليمي البشري 16 ينظم تعبير MARCHF8 في الخلايا الكيراتينية الموجبة لفيروس الورم الحليمي البشري وسرطان الرأس والرقبة (HPV+ HNC). هنا، نذكر أن MARCHF8 يعمل على استقرار بروتين فيروس الورم الحليمي البشري 16 E7 عن طريق تحلل مكونات البروتين المرتبط بالطور S 1 - CUL1 - F - box ubiquitin ligase complex في خلايا فيروس الورم الحليمي البشري+ HNC. وجدنا أن الضربة القاضية لـ MARCHF8 في خلايا فيروس الورم الحليمي البشري+ HNC تقلل بشكل كبير من مستوى بروتين فيروس الورم الحليمي البشري 16 E7 مع زيادة مستويات بروتين CUL1 و UBE2L3. وكشفنا كذلك أن بروتين MARCHF8 يرتبط ببروتينات CUL1 و UBE2L3 وينتشر في كل مكان، وأن الضربة القاضية لـ MARCHF8 تعزز انتشار بروتين HPV16 E7. على العكس من ذلك، فإن التعبير المفرط عن CUL1 و UBE2L3 في خلايا فيروس الورم الحليمي البشري+ HNC يقلل من مستويات بروتين فيروس الورم الحليمي البشري HPV16 E7 ويثبط نمو الورم في الجسم الحي . تشير نتائجنا إلى أن MARCHF8 الناجم عن فيروس الورم الحليمي البشري يمنع تحلل بروتين فيروس الورم الحليمي البشري 16 E7 في خلايا فيروس الورم الحليمي البشري+ HNC عن طريق انتشار بروتينات CUL1 و UBE2L3. الأهمية نظرًا لأن البروتين الورمي E7 لفيروس الورم الحليمي البشري (HPV) ضروري لتكاثر الفيروس ؛ يجب أن يحافظ فيروس الورم الحليمي البشري على مستويات عالية من تعبير E7 في الخلايا المصابة بفيروس الورم الحليمي البشري. ومع ذلك، يمكن أن ينتشر فيروس الورم الحليمي البشري E7 بكفاءة عن طريق ييجاز يوبيكويتين ويتحلل عن طريق البروتيزومات في الخلية المضيفة. من الناحية الميكانيكية، تلعب مكونات مركب يوبيكويتين ليجاس E3 المركب كولين 1 (CUL1) وإنزيم اقتران يوبيكويتين E2 L3 (UBE2L3) دورًا أساسيًا في انتشار وتدهور E7. هنا، نظهر أن غشاء يوبيكويتين ليجاس المرتبط بالغشاء الدائري من نوع CH 8 (MARCHF8) الناجم عن فيروس الورم الحليمي البشري 16 E6 يعمل على استقرار بروتين E7 عن طريق تحلل CUL1 و UBE2L3 ومنع تحلل E7 من خلال البروتيازومات. تستعيد الضربة القاضية MARCHF8 تعبير CUL1 و UBE2L3، مما يقلل من مستويات بروتين E7 ويثبط انتشار الخلايا السرطانية الموجبة لفيروس الورم الحليمي البشري. بالإضافة إلى ذلك، فإن التعبير المفرط عن CUL1 أو UBE2L3 يقلل من مستويات بروتين E7 ويثبط نمو الورم في الجسم الحي. تشير نتائجنا إلى أن فيروس الورم الحليمي البشري 16 يحافظ على مستويات عالية من بروتين E7 في الخلية المضيفة عن طريق حث MARCHF8، والذي قد يكون حاسمًا لتكاثر الخلايا وتكوين الأورام.Translated Description (French)
RÉSUMÉ L'oncoprotéine E7 du virus du papillome humain (VPH) est une protéine à durée de vie relativement courte nécessaire au développement et au maintien du cancer induit par le VPH. E7 est dégradé par l'ubiquitination médiée par cullin 1 (CUL1) et l'enzyme conjuguant l'ubiquitine E2 L3 (UBE2L3). Cependant, les protéines E7 sont maintenues à des niveaux élevés dans la plupart des cellules cancéreuses positives au VPH. Une étude protéomique antérieure a montré que les niveaux de protéines UBE2L3 et CUL1 sont augmentés par l'effondrement du doigt 8 de type CH à anneau associé à la membrane de l'ubiquitine ligase E3 (MARCHF8). Nous avons récemment démontré que le HPV16 régulait à la hausse l'expression de MARCHF8 dans les kératinocytes positifs pour le HPV et les cellules cancéreuses de la tête et du cou (HPV+ HNC). Ici, nous rapportons que MARCHF8 stabilise la protéine E7 du HPV16 en dégradant les composants du complexe de la protéine 1-CUL1-F-box ubiquitine ligase associée à la kinase de phase S dans les cellules HPV+ HNC. Nous avons constaté que le knockdown de MARCHF8 dans les cellules HPV+ HNC diminue considérablement le niveau de protéine E7 HPV16 tout en augmentant les niveaux de protéine CUL1 et UBE2L3. Nous avons en outre révélé que la protéine MARCHF8 se lie aux protéines CUL1 et UBE2L3 et les ubiquitine et que le knockdown de MARCHF8 améliore l'ubiquitination de la protéine E7 du HPV16. Inversement, la surexpression de CUL1 et UBE2L3 dans les cellules HPV+ HNC diminue les niveaux de protéine E7 HPV16 et supprime la croissance tumorale in vivo . Nos résultats suggèrent que le MARCHF8 induit par le VPH empêche la dégradation de la protéine E7 du VPH16 dans les cellules HNC du VPH+ en ubiquitinant et en dégradant les protéines CUL1 et UBE2L3. IMPORTANCE Étant donné que l'oncoprotéine E7 du virus du papillome humain (VPH) est essentielle à la réplication du virus, le VPH doit maintenir des niveaux élevés d'expression de E7 dans les cellules infectées par le VPH. Cependant, HPV E7 peut être efficacement ubiquitiné par une ubiquitine ligase et dégradé par des protéasomes dans la cellule hôte. Mécaniquement, les composants du complexe d'ubiquitine ligase E3 cullin 1 (CUL1) et de l'enzyme conjuguant l'ubiquitine E2 L3 (UBE2L3) jouent un rôle essentiel dans l'ubiquitination et la dégradation de l'E7. Ici, nous montrons que le doigt 8 de type CH associé au cycle membranaire de l'ubiquitine ligase (MARCHF8) induit par HPV16 E6 stabilise la protéine E7 en dégradant CUL1 et UBE2L3 et en bloquant la dégradation de E7 par les protéasomes. Le knock-out de MARCHF8 restaure l'expression de CUL1 et UBE2L3, diminue les niveaux de protéine E7 et inhibe la prolifération des cellules cancéreuses positives pour le VPH. De plus, la surexpression de CUL1 ou UBE2L3 diminue les niveaux de protéine E7 et supprime la croissance tumorale in vivo. Nos résultats suggèrent que HPV16 maintient des niveaux élevés de protéines E7 dans la cellule hôte en induisant MARCHF8, qui peut être critique pour la prolifération cellulaire et la tumorigenèse.Translated Description (Spanish)
RESUMEN La oncoproteína E7 del virus del papiloma humano (VPH) es una proteína de vida relativamente corta necesaria para el desarrollo y mantenimiento del cáncer impulsado por el VPH. E7 se degrada a través de la ubiquitinación mediada por culina 1 (CUL1) y la enzima conjugadora de ubiquitina E2 L3 (UBE2L3). Sin embargo, las proteínas E7 se mantienen en niveles altos en la mayoría de las células cancerosas positivas para VPH. Un estudio proteómico previo ha demostrado que los niveles de proteína UBE2L3 y CUL1 aumentan por la inactivación del dedo 8 de tipo CH anular asociado a la membrana de ubiquitina ligasa E3 (MARCHF8). Recientemente hemos demostrado que HPV16 regula al alza la expresión de MARCHF8 en queratinocitos positivos para HPV y células de cáncer de cabeza y cuello (HPV+ HNC). Aquí, informamos que MARCHF8 estabiliza la proteína E7 de HPV16 al degradar los componentes del complejo de proteína 1-CUL1-F-box ubiquitina ligasa asociada a la quinasa de fase S en células HPV+ HNC. Descubrimos que la atenuación de MARCHF8 en las células HPV+ HNC disminuye drásticamente el nivel de proteína E7 de HPV16 al tiempo que aumenta los niveles de proteína CUL1 y UBE2L3. Además, revelamos que la proteína MARCHF8 se une y ubiquitina las proteínas CUL1 y UBE2L3 y que la inactivación de MARCHF8 mejora la ubiquitinación de la proteína E7 del VPH16. Por el contrario, la sobreexpresión de CUL1 y UBE2L3 en células HPV+ HNC disminuye los niveles de proteína E7 de HPV16 y suprime el crecimiento tumoral in vivo . Nuestros hallazgos sugieren que el MARCHF8 inducido por el VPH previene la degradación de la proteína E7 del VPH16 en las células HNC del VPH+ al ubiquitinar y degradar las proteínas CUL1 y UBE2L3. IMPORTANCIA Dado que la oncoproteína E7 del virus del papiloma humano (VPH) es esencial para la replicación del virus, el VPH debe mantener altos niveles de expresión de E7 en las células infectadas por el VPH. Sin embargo, la E7 del VPH puede ubiquitinarse de manera eficiente mediante una ubiquitina ligasa y degradarse mediante proteasomas en la célula hospedadora. Mecánicamente, los componentes del complejo E3 ubiquitina ligasa culina 1 (CUL1) y la enzima conjugadora de ubiquitina E2 L3 (UBE2L3) desempeñan un papel esencial en la ubiquitinación y degradación de E7. Aquí, mostramos que el dedo 8 de tipo CH-anillo asociado a membrana ubiquitina ligasa de membrana (MARCHF8) inducido por HPV16 E6 estabiliza la proteína E7 al degradar CUL1 y UBE2L3 y bloquear la degradación de E7 a través de proteasomas. La inactivación de MARCHF8 restaura la expresión de CUL1 y UBE2L3, disminuyendo los niveles de proteína E7 e inhibiendo la proliferación de células cancerosas positivas para VPH. Además, la sobreexpresión de CUL1 o UBE2L3 disminuye los niveles de proteína E7 y suprime el crecimiento tumoral in vivo. Nuestros resultados sugieren que el VPH16 mantiene altos niveles de proteína E7 en la célula huésped mediante la inducción de MARCHF8, que puede ser fundamental para la proliferación celular y la tumorigénesis.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يعمل إنزيم يوبيكويتين المرتبط بالغشاء MARCHF8 على استقرار البروتين الورمي لفيروس الورم الحليمي البشري E7 عن طريق تحلل CUL1 و UBE2L3 في سرطان الرأس والرقبة
- Translated title (French)
- L'ubiquitine ligase associée à la membrane MARCHF8 stabilise l'oncoprotéine E7 du papillomavirus humain en dégradant CUL1 et UBE2L3 dans le cancer de la tête et du cou
- Translated title (Spanish)
- La ubiquitina ligasa asociada a la membrana MARCHF8 estabiliza la oncoproteína E7 del virus del papiloma humano al degradar CUL1 y UBE2L3 en el cáncer de cabeza y cuello
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4390909302
- DOI
- 10.1128/jvi.01726-23
References
- https://openalex.org/W1521549281
- https://openalex.org/W1835009157
- https://openalex.org/W1875984885
- https://openalex.org/W1886796409
- https://openalex.org/W1931451499
- https://openalex.org/W1949487930
- https://openalex.org/W1966312815
- https://openalex.org/W1968812234
- https://openalex.org/W1970430170
- https://openalex.org/W1972256398
- https://openalex.org/W1974020443
- https://openalex.org/W1975728570
- https://openalex.org/W1977012657
- https://openalex.org/W1977746653
- https://openalex.org/W1978048790
- https://openalex.org/W1980202013
- https://openalex.org/W1993839005
- https://openalex.org/W1996588976
- https://openalex.org/W1997892691
- https://openalex.org/W1999601104
- https://openalex.org/W2000991672
- https://openalex.org/W2008798771
- https://openalex.org/W2011331611
- https://openalex.org/W2012394593
- https://openalex.org/W2017517248
- https://openalex.org/W2019672253
- https://openalex.org/W2037324200
- https://openalex.org/W2068782093
- https://openalex.org/W2069724469
- https://openalex.org/W2073996456
- https://openalex.org/W2075296132
- https://openalex.org/W2084331800
- https://openalex.org/W2090396823
- https://openalex.org/W2099564342
- https://openalex.org/W2101756330
- https://openalex.org/W2105272116
- https://openalex.org/W2106502673
- https://openalex.org/W2107162327
- https://openalex.org/W2121077625
- https://openalex.org/W2122937577
- https://openalex.org/W2123966263
- https://openalex.org/W2131255017
- https://openalex.org/W2138198305
- https://openalex.org/W2141859344
- https://openalex.org/W2148028028
- https://openalex.org/W2151707907
- https://openalex.org/W2154759886
- https://openalex.org/W2161897809
- https://openalex.org/W2170634115
- https://openalex.org/W2317569972
- https://openalex.org/W2324963100
- https://openalex.org/W2345831089
- https://openalex.org/W2504899658
- https://openalex.org/W2523093670
- https://openalex.org/W2529916409
- https://openalex.org/W2546686363
- https://openalex.org/W2575189639
- https://openalex.org/W2598368218
- https://openalex.org/W2742673512
- https://openalex.org/W2747686738
- https://openalex.org/W2768080158
- https://openalex.org/W2777375087
- https://openalex.org/W2784900640
- https://openalex.org/W2914880096
- https://openalex.org/W2938389091
- https://openalex.org/W2945567049
- https://openalex.org/W2949732705
- https://openalex.org/W2966158307
- https://openalex.org/W2970246024
- https://openalex.org/W2971115314
- https://openalex.org/W3048519524
- https://openalex.org/W3128859249
- https://openalex.org/W3183546851
- https://openalex.org/W3200042147
- https://openalex.org/W4213133527
- https://openalex.org/W4214707894
- https://openalex.org/W4220937769
- https://openalex.org/W4229333530
- https://openalex.org/W4289522919
- https://openalex.org/W4291675696
- https://openalex.org/W4302028490
- https://openalex.org/W4323031729
- https://openalex.org/W4386529361
- https://openalex.org/W4386738535
- https://openalex.org/W988683725