蛋白质泛素化研究进展—探索蛋白修饰的秘密

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1、蛋白质泛素化研究进展——探索蛋白修饰的秘密泛素是一种含76个氨基酸的多肽，存在于除细菌外的许多不同组织和器官中，具有标记待降解蛋白质的功能。被泛素标记的蛋白质在蛋白酶体中被降解。由泛素控制的蛋白质降解具有重要的生理意义，它不仅能够清除错误的蛋白质，还对细胞周期调控、DNA修复、细胞生长、免疫功能等都有重要的调控作用。2004年，以色列科学家AaronCiechanover、AvramHershko和美国科学家IrwinRose就因发现泛素调节的蛋白质降解而被授予2004年诺贝尔化学奖。正是因为泛素

2、调节的蛋白质降解在生物体中如此重要，因而对它的开创性研究也就具有了特殊意义。目前，在世界各地的很多实验室中，科学家不断发现和研究与这一降解过程相关的细胞新功能。现在，研究人员已发现泛素具有多种非蛋白水解功能，包括参与囊泡转运通路、调控组蛋白修饰以及参与病毒的出芽过程等。鉴于蛋白质降解异常与许多疾病，例如癌症、神经退行性病变以及免疫功能紊乱的发生密切相关，而基因的功能是通过蛋白质的表达实现的，因此，泛素在蛋白质降解中的作用机制如能被阐明将对解释多种疾病的发生机制和遗传信息的调控表达有重要意义。《生命

3、奥秘》本月专题将介绍泛素系统的来源、研究进展，并重点介绍以“泛素-蛋白酶”为靶位的抗癌疗法，希望能给相关领域的研究人员带来崭新的思路。一、泛素样蛋白的来源及功能       1.泛素样蛋白及其相关蛋白结构域       2.泛素样蛋白连接后的结果       3.泛素样蛋白修饰途径的起源       4.前景展望二、泛素化途径与人体免疫系统调节       1.泛素修饰途径与NF-κB信号通路的关系       2.泛素蛋白在天然免疫中的作用       3.泛素化修饰途径在获得性免疫机制中的作用

4、       4.泛素修饰系统在自身免疫机制中的作用       5.研究展望三、针对泛素修饰系统的肿瘤治疗方案       1.泛素连接系统是致癌信号通路的重要治疗靶标       2.针对泛素连接酶的治疗方法       3.E3连接酶与肿瘤血管形成之间的关系       4.针对抗凋亡蛋白       5.去泛素化酶在肿瘤进展中的作用       6.针对肿瘤细胞的蛋白酶体       7.非降解途径的泛素化修饰作用与肿瘤发生之间的关系       8.干扰泛素蛋白识别过程       9.

5、SUMO修饰过程与癌症的关系       10.未来还将面临的挑战四、扩展阅读       一种新型抗癌药物——NEDD8活化酶抑制剂五、其它       1.内体ESCRT装置能分选泛素化修饰的膜蛋白       2.内质网的泛素化机制       3.DNA修复过程中的泛素以及SUMO修饰机制  下一期预告：生物信息学在癌症研究中的应用癌症是一种由遗传和表观遗传改变而引起的疾病。随着各种“组学”技术的进展，癌症的研究正在经历一场革命。后基因组学时代的生物技术进展使分子生物学家得以较为精细地研究

6、DNA（基因组学）、mRNA（转录组学）和蛋白质（蛋白质组学），试图在完整背景下描述癌症的技术革新为研究者获得更多有用的资料，并在新途径下去研究及整合提供了机遇。虽然存在一定的实际困难，但很多的方案正在开发中，目的是整合关于实例的信息、方案和其它不同来源的资料，以鉴定出重要的趋势和方法，最终找到治疗或诊断癌症的新途径。下一期《生命奥秘》将讨论癌症治疗方法的革命，重点放在生物信息学方面，并进一步讨论如何分析各种组学信息，和它们的应用如何改变了癌症的治疗方法。一、泛素样蛋白的来源及功能2010-09-

7、21真核生物蛋白可以通过与各种小分子物质或蛋白质相结合的方式被修饰。在众多的修饰方式当中有一种就是与泛素蛋白或泛素样蛋白（UBL）相结合，采用这种修饰方法可以对多种生理过程进行调控。UBL蛋白可以控制被修饰蛋白与其它生物大分子（比如蛋白酶体或染色质）间的相互作用。各种UBL系统都会使用相应的酶来催化修饰反应，不过这些修饰反应中大部分都是暂时的。有越来越多的证据表明这种UBL修饰途径来自原核生物的硫转移酶系统（sulphurtransferasesystem）及相关酶类。而且，在真核生物的共同祖先中

8、，类似于UBL连接酶和UBL去连接酶的蛋白也是广泛存在的，这些证据都说明UBL修饰系统不是起源于真核生物。真核细胞内的蛋白都会经历各种翻译后修饰，这些修饰过程极大地扩展了蛋白的功能多样性和动力学多样性。蛋白可以通过与磷酸基团、甲基化基团、乙酰基团或某些蛋白质基团（通常这种连接方式都是短暂的）相连接的方式被修饰。而泛素蛋白修饰方式就是上述与蛋白质相连的修饰方式中第一个被发现的。现在，我们已经对这种修饰途径研究得非常透彻了。泛素蛋白是一小分子蛋白，它在真核生物界非常保守，但是在真细菌界