Conjugation of ubiquitin (Ub) to numerous substrate proteins regulates virtually all cellular processes. Eight distinct ubiquitin polymer linkages specifying different functional outcomes are generated in cells. However, the roles of some atypical poly-ubiquitin topologies, in particular linkages via lysine 27 (K27), remain poorly understood due to a lack of tools for their specific detection and manipulation. Here, we adapted a cell-based ubiquitin replacement strategy to enable selective and conditional abrogation of K27-linked ubiquitylation, revealing that this ubiquitin linkage type is essential for proliferation of human cells. We demonstrate that K27-linked ubiquitylation is predominantly a nuclear modification whose ablation deregulates nuclear ubiquitylation dynamics and impairs cell cycle progression in an epistatic manner with inactivation of the ATPase p97/VCP. Moreover, we show that a p97-proteasome pathway model substrate (Ub(G76V)-GFP) is directly modified by K27-linked ubiquitylation, and that disabling the formation of K27-linked ubiquitin signals or blocking their decoding via overexpression of the K27 linkage-specific binder UCHL3 impedes Ub(G76V)-GFP turnover at the level of p97 function. Our findings suggest a critical role of K27-linked ubiquitylation in supporting cell fitness by facilitating p97-dependent processing of ubiquitylated nuclear proteins.

中文翻译：

---

K27 连接的泛素化促进 p97 底物加工，对细胞增殖至关重要。

泛素 (Ub) 与众多底物蛋白的结合几乎可以调节所有细胞过程。八种不同的泛素聚合物连接指定不同的功能结果在细胞中产生。然而，由于缺乏用于特定检测和操作的工具，一些非典型多泛素拓扑结构的作用，特别是通过赖氨酸 27 (K27) 的连接，仍然知之甚少。在这里，我们采用了一种基于细胞的泛素替代策略，以选择性和有条件地消除 K27 连接的泛素化，揭示这种泛素连接类型对于人类细胞的增殖至关重要。我们证明了与 K27 相关的泛素化主要是一种核修饰，其消融会解除对核泛素化动力学的调节，并以上位方式损害细胞周期进程，同时使 ATP 酶 p97/VCP 失活。此外，我们表明 p97 蛋白酶体途径模型底物 (Ub(G76V)-GFP) 直接被 K27 连接的泛素化修饰，并且通过 K27 连接的过表达来禁用 K27 连接的泛素信号的形成或阻止它们的解码-特异性结合剂 UCHL3 在 p97 功能水平上阻碍 Ub(G76V)-GFP 转换。我们的研究结果表明，K27 连接的泛素化通过促进泛素化核蛋白的 p97 依赖性加工在支持细胞适应性中的关键作用。我们表明 p97-蛋白酶体途径模型底物 (Ub(G76V)-GFP) 直接被 K27 连接的泛素化修饰，并且通过 K27 连接特异性的过表达来禁用 K27 连接的泛素信号的形成或阻止它们的解码binder UCHL3 在 p97 功能水平上阻碍 Ub(G76V)-GFP 转换。我们的研究结果表明，K27 连接的泛素化通过促进泛素化核蛋白的 p97 依赖性加工在支持细胞适应性中的关键作用。我们表明 p97-蛋白酶体途径模型底物 (Ub(G76V)-GFP) 直接被 K27 连接的泛素化修饰，并且通过 K27 连接特异性的过表达来禁用 K27 连接的泛素信号的形成或阻止它们的解码binder UCHL3 在 p97 功能水平上阻碍 Ub(G76V)-GFP 转换。我们的研究结果表明，K27 连接的泛素化通过促进泛素化核蛋白的 p97 依赖性加工在支持细胞适应性中的关键作用。