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3分钟带您了解蛋白泛素化修饰人体细胞内蛋白质降解主要有两条途径：一种是在溶酶体内（一种具有“消化降解”功能的细胞器）通过ATP（体内直接供能分子）非依赖途径被降解，此途径主要降解外来的蛋白质，对蛋白质的选择性较差。
另一种是在蛋白酶体内，通过ATP依赖途径（需耗能），经过泛素化修饰后被降解。
此途径主要降解细胞内结构异常的蛋白质和短寿的蛋白质。
如果我告诉你真核生物80%～90%蛋白质的降解是由泛素-蛋白酶体降解途径(ubiquitin-pro-teasomepathway, UPP)介导的，而此途径是泛素化修饰蛋白最主要的去向，你是不是很好奇泛素化修饰到底是何方神圣？那小编就言简意赅、简明扼要的给大家介绍一下蛋白泛素化修饰。
泛素(Ub, ubiquitin)是一种普遍存在于真核细胞中的由76氨基酸残基组成的多肽。
一个或多个泛素分子能够在一系列酶的作用下共价连接至蛋白质底物上，形成泛素化修饰(ubiquitination)。
调控蛋白表达水平的重要机制，参与了几乎所有生命过程，是一种至关重要的翻译后修饰。
01在ATP供给能量的情况下，泛素激活酶E1将泛素分子活化。
02泛素激活酶E1将活化的泛素分子传递给泛素结合酶E2。
03泛素连接酶E3将结合E2的泛素连接到靶蛋白上。
图1. 泛素化修饰过程［1］泛素-蛋白酶体途径(UPP)20S催化核心与19S调节复合物结合形成26S蛋白酶体结构。
泛素标记的蛋白质与19S复合物结合，并在蛋白水解β亚基处降解。
19S亚单位与多泛素链结合，ATP展开蛋白质底物并将其转移到20S核心颗粒中。
蛋白质通过20S 中心，在那里被降解成25个氨基酸以下的小寡肽。
介导泛素非依赖性蛋白质降解。
图2. 蛋白酶体结构与蛋白质降解［1］泛素化修饰类型在泛素链中，泛素部分可通过其赖氨酸（Lys11、Lys27、Lys6、Lys29、Lys33、Lys63和Lys48）或N端蛋氨酸残基（Met1）结合。
泛素化内稳态及信号一：背景1.细胞内蛋白酶解：80%-90%通过蛋白酶体降解，10%-20%通过自噬。
2．泛素：由70个左右的氨基酸组成，本身有7个赖氨酸可被泛素化。
细胞内广泛存在的一种蛋白。
占细胞总蛋白1-2%，真核生物中高度保守。
泛素内稳态取决于不断的改变。
泛素化和去泛素化是一个动态平衡过程。
3．细胞内泛素化-蛋白酶体系统（U P S）（1）E3连接酶亚家族：E3连接酶的功能影响细胞每个方面的活性，它的改变可以导致疾病。
（2）E3连接酶（大约600种）可以作为o n c o g e n e或者t u m o r s u p p r e s s o r（3）泛素信号：分类及功能功能：细胞凋亡、D N A转录和修复、分化和生长、免疫应答和炎症，细胞表面受体和离子通道，血管新生，核糖体生物合成等等泛素信号异常：肿瘤、病毒感染、神经退行性疾病、发育畸形、细菌感染等。
蛋白质降解受到抑制后，正常细胞会出现生长抑制，而肿瘤细胞则出现凋亡。
二、泛素内稳态及应激1.细胞内泛素内稳态（老师上课说过这是可能的考点）泛素内稳态：泛素合成聚泛素链形成聚泛素链组装泛素降解泛素应激：泛素增加、泛素减少泛素减少：损害减数分裂、组织生长缺陷、突触发育及功能、胎儿肝脏发育细胞周期及耐逆性、增殖缺陷、扰乱造血系统、神经退化和代谢紊乱、细胞分化异常泛素增加：延迟衰老、改变基因表达、热击的应答方式、促进细胞增殖和应激耐受、改变蛋白酶体构成、激活自噬三、泛素信号和主要信号通路1、N-e n d r u l e通路泛素化蛋白酶体系统中最简单的规则：及蛋白质N端的特点决定蛋白质的半衰期，若N端为精氨酸或者赖氨酸的蛋白质寿命就很短。
最早期试验：牛血清白蛋白（B S A）N端为天冬氨酸，可以被A T E1（精氨酸t-R N A转移酶1）催化在N端加上精氨酸，进而被E3连接酶识别发生降解。
后来发现：机制是蛋白质N端带上谷氨酸和天冬氨酸可以在A T E1作用下被精氨酸化。
蛋白质的泛素化
蛋白质的泛素化（Ubiquitination）是一种重要的细胞调控机制，通过连接泛素（Ubiquitin）分子到特定蛋白质的赖氨酸残基上
来发挥调控作用。
泛素化是一个复杂的过程，涉及到泛素激活、结合、转移和连接等多个步骤。
泛素化过程一般包括以下几个步骤：
1. 泛素激活：泛素首先被泛素激活酶（E1）结合，并与ATP
底物反应，形成一个泛素-E1中间体。
2. 泛素转移：泛素中间体与泛素结合酶（E2）结合，使泛素
转移到E2上。
3. 泛素连接：E2将泛素从其自身转移到底物蛋白上，形成一
个泛素链。
此时，蛋白质上的特定赖氨酸残基与泛素的C端
甘氨酸残基形成酰胺键。
4. 凋亡识别：泛素化的蛋白质可以被特定泛素连接酶（E3）
辨识并与之结合，促进特定蛋白质的泛素化。
E3酶的作用是
选择性地将泛素连接到特定赖氨酸残基上，使蛋白质暴露出信号分子，用于细胞决定特定蛋白质的去留与功能的调控。
泛素化可以发挥多种调控作用。
一方面，泛素化可以标记蛋白质以进入蛋白酶体进行降解，这被称为Ubiquitin-Proteasome System（UPS），是细胞废弃物处理的主要机制之一。
另一方面，泛素化还可以改变蛋白质的结构、位置或功能，从而影响
其与其他蛋白质的相互作用、信号转导、DNA修复等生物过程。
总的来说，蛋白质的泛素化是一个高度调控的过程，参与多种细胞生物学过程，包括蛋白质降解、信号传导和细胞功能的调节。
分子机制研究套路（二）蛋白翻译后修饰-泛素化课题：蛋白A调节蛋白B泛素化和降解的研究1．概念介绍：大多数蛋白均需进行翻译后修饰来扩增蛋白质组的数量，调节蛋白质的稳定性、分布和功能。
翻译后修饰包括磷酸化、泛素化、亚硝基化、氧化等等。
泛素化是在蛋白质翻译后,通过将泛素分子结合到靶蛋白上,形成多聚泛素链,带有多聚泛素链的靶蛋白可被26 S蛋白酶体识别、降解。
泛素是76个氨基酸的多肽片段，包含7个赖氨酸残基，允许同时发生聚泛素化反应。
在赖氨酸-48聚泛素化会导致其通过28S蛋白酶体降解。
然而赖氨酸-63可以改变细胞的功能，包括运输和DNA修复。
可见，单一的泛素化会依据其作用位点的不同而产生不同的结果。
它和泛素激活酶（E1）、泛素结合酶（E2）、泛素连接酶（E3）和蛋白酶体组成了泛素-蛋白酶体系统（Ubiquitin-Proteasome System，UPS）。
UPS是细胞内非溶酶体途径蛋白质降解通路，不仅降解变性、异常或起短暂作用的蛋白质，而且能降解转录因子、内膜蛋白和细胞周期蛋白等天然蛋白，对于维持蛋白质稳定状态、调节细胞程序性死亡和控制细胞周期等过程有重要的作用。
UPS还可作用于转录因子及体内的某些信号传导通路，并参与细胞凋亡、主要组织相容性复合体抗原递呈、细胞周期以及细胞内信号传导等多个细胞生理活动，对维持细胞正常生理功能具有重要意义。
2．示意图：图1 UPS的发生依赖于三种酶的参与。
E1通过硫酯键将E1酶半胱氨酸与泛素分子连接在一起，其能量来源于ATP水解作用；E2与泛素蛋白连接于激活的半胱氨酸位点；E3 负责将泛素化蛋白与靶蛋白结合在一起，3．研究思路：3.1 蛋白A降低蛋白B的表达量 (3)3.1.1 蛋白A介导蛋白B降解 (3)3.1.2 蛋白A降解蛋白B的特异性 (3)3.1.3 蛋白A介导蛋白B降解呈剂量依赖性 (3)3.1.4 蛋白A调节蛋白B稳定性 (4)3.2 蛋白A介导蛋白B降解位于蛋白酶体系统 (4)3.2.2 蛋白B降解位于蛋白酶体系统 (4)3.2.3 蛋白A介导蛋白B降解位于蛋白酶体系统 (5)3.3赖氨酸XXX位点为蛋白A介导蛋白B泛素化靶位点 (5)3.3.1 蛋白A介导蛋白B泛素化 (5)3.3.2赖氨酸XXX位点为蛋白A介导蛋白B泛素化靶位点 (5)3.4 蛋白A氨基端与羧基端在蛋白B降解中的作用 (6)3.4.1 蛋白A氨基端与蛋白B降解 (6)3.4.2 蛋白A羧基端与蛋白B降解 (6)3.4.3 蛋白A羧基端与蛋白B泛素化 (6)3.1 蛋白A降低蛋白B的表达量3.1.1 蛋白A介导蛋白B降解蛋白A是泛素蛋白酶体系统中的一个调节分子。
