蛋白质的泛素化降解总结.pdf

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1、仅作参考，如有抄袭，依法追究目录：1.研究背景2.泛素化降解途径2.1泛素的基本结构2.2泛素化的过程2.3E3酶对蛋白底物的识别2.4蛋白底物在26S蛋白酶体中的降解3.研究的意义以及应用4.研究展望真核生物细胞中的蛋白质泛素化降解摘要：蛋白质是执行生命活动的基本分子,细胞中的蛋白质不断地处于合成、修饰与降解的代谢更新过程中。保持细胞正常的蛋白质代谢对于生命的正常功能至关重要。目前所知蛋白质的降解主要通过两种途径:溶酶体降解途径和泛素介导的蛋白酶体降解途径。溶酶体降解途径是一个非选择的蛋白质降

2、解途径,主要降解通过摄粒作用或胞饮作用进入细胞内的外源蛋白质;而泛素介导的途径是一个受到严格的时空调控的特异性蛋白质降解途径。泛素系统广泛存在于真核生物中，是精细的特异性的蛋白质降解体系。泛素是一种序列保守的小分子蛋白质，蛋白质与泛素结合后，被蛋白酶体通过消耗ATP的方式降解。泛素系统由泛素、26S蛋白酶体、多种酶（E1、E2、E3去泛素酶等）组成。其中E1和E2被称为泛素活化酶和泛素载体酶。泛素连接酶E3负责连接泛素与特异性底物，这样泛素化底物可以被26S蛋白酶体降解为若干肽段。泛素系统在真核

3、生物中有非常重要的作用，通过降解蛋白质，调节细胞的分化、免疫，参与转录、分泌调控和细胞形成等，与人类的某些疾病有关。本文就泛素系统的组成、调控机制和研究进展做一介绍。关键字：泛素系统；E3；26S蛋白酶体正文：1.研究背景蛋白质在细胞内的降解是一个复杂的过程，但是又是一个高度有序的过程。真核生物中蛋白质的降解绝大多数都是由泛素系统完成。蛋白质首先是由泛素分子所特异性识别结合，在泛素分子的介导下，由泛素活化酶E1、泛素载体蛋白E2以及泛素连接酶E3特异性作用，与26S蛋白酶体作用，被切割成多肽。多

4、聚泛素链可以还原成单体，循环使用。泛素与细胞的多种生命活动有关，例如细胞生长发育过程中组织抑制因子的选择性降解；细胞周期中，周期蛋白选择性降解等。许多疾病和泛素化的过程有关，利用泛素系统治疗疾病也成为了热点。2.泛素蛋白酶系统2.1泛素的基本结构泛素是一种热稳定性蛋白，含有76个氨基酸，相对分子质量8.6kDa。结构保守，如图一是人和酵母细胞中泛素分子序列比对，我们可以看到，只有三个氨基酸的差别。图一人和酵母的泛素分子序列比对如图二，泛素分子是一个球形结构，包括4个β片层和1个α螺旋。共形成三个

5、转角。图二泛素分子的结构由于泛素基因有两种不同的存在形式，所以泛素的合成有两种不同的途径：一种是泛素基因结合到核糖体蛋白基因上，编码融合蛋白，融合蛋白合成后，由泛素C末端水解酶切掉融合蛋白；另一种是重复基因编码出线性泛素分子链，形成多聚泛素分子。多个泛素单元可与底物蛋白结合成泛素多聚连，各个单体之间链接主要是48位的赖氨酸（Lys48）。2.2泛素化的过程图三Ubiquitin-proteasomesystem(UPS)泛素的活化过程：泛素通过E1和E2被激活的过程。如图三和图四，泛素活化酶（E

6、1）催化泛素C端的甘氨酸（Gly）形成泛素-腺苷酸中间产物，然后激活的泛素C末端被转移到E1酶内的Cys残基的-SH键上，形成高能硫酯键；含有高能硫酯键的泛素通过转酰基的作用使其进一步转移到泛素载体蛋白E2特异的Cys残基上，形成E2-泛素巯基键；E2-泛素巯基键提供泛素分子，使泛素C端甘氨酸与底物蛋白的Lys残基形成共价键，由第一个泛素单体与底物蛋白内部的Lys残基上的氨基结合；泛素可直接从E2转移给底物蛋白形成泛素蛋白复合体，这些蛋白一般都是碱性蛋白（如组蛋白），而大多数情况下，底物蛋白首先

7、与泛素连接酶E3特异性结合，E3可使E2和底物蛋白相接近，继而蛋白底物与E2链接的泛素相结合，完成底物蛋白的泛素化。这一步依赖于E3与底物蛋白的特异性结合。图四泛素的激活过程以及蛋白质的泛素化2.3E3酶对蛋白底物的识别蛋白质在降解之前需要泛素化，在这个过程E3起着关键作用。在E3蛋白家族中，有不同的几个亚型：N末端规则家族、HECT家族、Ringfinger家族、U-box家族这几大类。①N末端规则家族中典型的代表是E3α，相对分子质量为200kDa,它能够结合到蛋白质特异性残基上；它也能够识

8、别E2，便于活化的泛素转移到底物蛋白。②HECT家族是在研究病毒HPV时发现的。它的原始型E6-AP能够和HPV编码的E6蛋白相结合，进而与肿瘤抑制蛋白P53相结合，导致P53的泛素化和降解。E6-AP结合到E6上，参与tTERT启动子的反式激活。HECT型E3的N端含有转移泛素的胱氨酸残基。通过蛋白质-蛋白质相互作用motif，转移底物到泛素上。对HECT型E3的研究发现，有些E3能够作用于多种不同的底物蛋白，说明E3可通过其他辅助因子的作用取得底物特异性。③Ringfinger家族结构含有8