内质网内的泛素化机制.docx

《内质网内的泛素化机制.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、内质网内的泛素化机制当蛋白质经过内质网（endoplasmicreticulum，ER）的时候，会有一套“质控”系统暂时将那些新合成的蛋白质“扣留”下来，帮助它们成熟。只有折叠正确的蛋白质才会被“释放”，而那些不能成熟的蛋白质则会被继续“关押”，但是这样会损害内质网的功能。因此，为了维持内环境的稳态，蛋白质质控系统会将这些“不合格产品”移交到胞质溶胶当中，在那里，被蛋白酶体降解掉。随着在越来越多的病理过程当中发现了内质网质控系统功能缺陷的现象，我们也开始逐渐意识到细胞内这条作用机制的重要性。在所有人类基因组编码的蛋白质当中，大约有20%的蛋白质被认为是分泌性蛋白质。这些分泌性蛋白质在到达它们的

2、最终的目的地之前都需要先经过内质网的处理，这些目的地广泛分布在细胞各处，例如细胞膜上，各种胞内或胞外的腔室（Exocytoticandendocytoticcompartments），以及细胞外表面等等。内质网不仅仅只是提供了一个“容器”，它同时还提供了众多的分子伴侣，帮助蛋白质折叠、成熟。不过虽然细胞提供了这些帮助，蛋白质在合成过程当中仍然非常容易出错。大约有1/3的新生蛋白质会在翻译过程中或者在翻译后数分钟之内被降解掉。这些蛋白质是因为在转录过程、翻译过程、成熟过程或折叠过程中出现了某些错误，或者各个亚基之间的合成不平衡，从而不能形成正确的构象而被降解的。即使是成熟的蛋白质也会因为各种诸如

3、高能辐射、化学损伤、代谢产物等等环境因素而被损伤。这些损伤蛋白会聚集在一起，也会出现功能障碍，这都会影响到内质网以及细胞内环境的稳态。因此，进化机制赋予了内质网控制蛋白质质量的功能，这套质控系统可以在好几个层面对蛋白质进行监控，维持内质网的完好性。在蛋白质刚刚合成时它们会通过一个特异性的N连接聚糖（N-linkedglycanstructure）结构被保护起来，可以免遭降解。随后，那些可能发生错误折叠的蛋白质会被内质网中甘露糖苷酶（mannosidase）生成的一种“聚糖密码（glycancode）”所标记（图1）。然后，锚定在内质网膜上的泛素连接酶会破译该“密码”，需要被降解的蛋白质被转运出

4、内质网，经由泛素化途径被26S蛋白酶体降解掉，该过程也被称为内质网相关的降解途径（ER-associateddegradation，ERAD）。发生错误折叠的蛋白质并不是唯一一个进入ERAD系统的底物，ERAD系统还可以调控甾醇合成途径，它可以在甾醇过多的情况下降解掉甾醇合成途径中的限速酶，以此来控制合成速度。图1蛋白质在内质网内的降解途径。错误折叠的蛋白质在内质网内被降解掉需要以下几个步骤。首先（步骤1），附着在内质网膜上的泛素连接酶与其他辅助因子一起识别出折叠错误的蛋白质。然后在步骤2所示的错位阶段，蛋白质经由一目前尚不清楚的通道被转运进入胞质溶胶之中。步骤3中，在内质网的胞质溶胶面，底物

5、蛋白被E3泛素连接酶泛素化修饰。最后在步骤4中，在AAA+ATP酶和Cdc48蛋白的作用下，底物蛋白从膜上被去除掉，进入26S蛋白酶体，被降解处理。科研人员们最开始借助生化技术和遗传筛选的方法发现了一批ERAD系统的组成单位。不过现在，由于发现了细胞对发生折叠错误的糖蛋白进行降解的途径，大家的目光又都投向了ERAD系统的功能研究方向。在本文中我们将介绍内质网蛋白质控系统是如何能够选择、处理出错的蛋白质，但同时又不会降解掉新生蛋白的机制。因为ERAD途径似乎是非常保守的一条途径，可见于从酵母细胞到哺乳动物细胞等种类众多的真核生物细胞，因此我们选择酿酒酵母（Saccharomycescerevis

6、iae）作为研究对象，来研究其中的机制，同时这也丰富了我们的知识，又进一步扩展了研究范围（以往只对哺乳动物进行过这方面的研究）。在图2中，我们给出了酵母细胞和哺乳动物细胞中ERAD系统的组成因子，以及这些因子在细胞内的分布情况。图2酵母细胞和哺乳动物细胞中的蛋白质降解机制。分子伴侣和糖基水解酶47（glycosylhydrolase-47）家族蛋白Mns1andHtm1能发现折叠错误的蛋白质，并使其与内质网膜结合连接酶Doa10、RMA1、HRD相结合。当底物蛋白与内质网胞质溶胶面结合后就会被E3连接酶泛素化修饰。所有的泛素连接酶复合体都含有一个重要的含有指环催化结构域的E3连接酶，一个E2结

7、合酶以及其他一些辅助因子蛋白。AAA+ATP酶Cdc48蛋白能使泛素化修饰的底物蛋白从内质网膜上脱离下来。配体蛋白（adaptorproteins）Rad23andDsk2能促使泛素化修饰的底物蛋白进入26S蛋白酶体被降解，同时，Png1蛋白能借助Rad23蛋白的作用使糖蛋白去糖基化。图中酵母蛋白以紫色表示，哺乳动物蛋白以绿色表示。 1.葡聚糖与蛋白质折叠内质网内蛋白质控系统最主要的作用就是将未正