泛素蛋白酶体通路生命科学研究进展

基金项目:国家自然科学基金资助项目(30600754)。

3通讯作者,E 2mail:jihuihao@yahoo .com泛素—蛋白酶体通路的研究进展赵天锁,任　贺,郝继辉3(天津医科大学附属肿瘤医院,天津300060) 关键词:泛素—蛋白酶体通路;蛋白质降解;蛋白质酶体抑制剂;肿瘤 中图分类号:R730.2 文献标志码:A 文章编号:10022266X (2009)3220113202 泛素—蛋白酶体通路(UPP )是蛋白质的选择性降解中一项非常重要的机制,研究发现该通路介导的细胞蛋白降解是一个非常复杂而缜密的调控过程,是细胞调控的重要机制,通过降解细胞各通路的抑制因子和(或)激活因子发挥着上调或下调作用。

1　U PP 的组成及其调控过程泛素是一个广泛分布在真核细胞中的小分子球状蛋白质,在一系列酶的催化下,其C 2末端Gly 与靶蛋白的Lys 侧链相连,而后其他泛素分子以Gly 连接到先前结合的泛素分子的Lys 侧链上而形成多泛素化链[1]。

蛋白酶体是一种具有多个亚单位组成的蛋白酶复合体,蛋白酶体沉降系数为26S,故又称26S 蛋白酶体。

它可分为一个具有调节功能的调节颗粒19S 和一个具有蛋白酶体催化活性的核心颗粒20S 。

活性的调节因子主要有两种:19S 调节复合体和11S调节复合体。

调节复合体位于20S 的两端或一端,不同的调节复合体与20S 蛋白酶体结合后功能不同,20S 219S 主要参与降解泛素化蛋白[2]。

UPP 可识别、标记,进而降解那些已经被泛素化的蛋白质。

整个降解过程需要三个步骤:①底物识别:能进行泛素化的底物可带有特殊的降解信号;②泛素与底物的共价连接:这是一个多步骤过程,需要ATP 提供能量,可将多个泛素连接到底物上,常形成多聚泛素链;③降解靶蛋白,同时释放出游离的泛素,从而完成泛素循环[3]。

UPP 降解许多蛋白,这些蛋白包括明确的降解信号或称“降解决定子”。

“降解决定子”是通过泛素系统降解蛋白的基本因素,一旦多聚泛素化链接到蛋白上,蛋白必将运送到蛋白酶体,被展开然后降解,这些步骤依赖于“降解决定子”或蛋白水解底物的特性[4]。

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Aaron Ciechanover、Avram Hershko和美国科学家Irwin Rose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. 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. 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。

1泛素连接酶Cullin3的研究进展李衍辉1，梁雅灵2，徐勇1*[摘要]泛素-蛋白酶体系统（ubiquitin-protesome system,UPS）是蛋白质翻译后修饰的重要调控途径，是生物体内最主要的蛋白质选择性降解方式。

Cullin3以支架蛋白的形式通过跟具有BTB结构域的接头蛋白结合共同构成E3泛素连接酶复合体，特异性识别底物并介导底物蛋白的泛素化，可负性调控NF-κB,Nrf2在内的多条信号通路。

最近研究发现，Cul3功能失调后将导致恶性肿瘤、高血压高血钾、糖尿病的发生。

[关键词]：Cullin蛋白质；泛素化；肿瘤；糖尿病Research progress of Cullin3 ligasesLi Yanhui1,liang Yaling2,Xu Yong1*1:Department of Endocrinology,Affiliated Hospital of Luzhou Medical College,Luzhou,Sichuan 646000[中图分类号]Q51；R7[Abstract] The ubiquitin-protesome system is an important regulation pathway for post-translation modification and the main way of selective protein degradation in organism.Cullin3,as a scaffolding protein,constitutes the E3 ubiquitin ligase complex with containing the BTB domain protein in the Ubiqutination,Which has substrates specificity and negatively regulates singal ways,such as NF-κB and Nrf2.Recently studies have revealed dysregulation of Cul3 is related to malignant tumour、diabetes、hypertension and hypekalemia .Key words:Cullin proteins、Ubiquitination、Tumor、Diabetes作者介绍：李衍辉，硕士研究生，Email：980402868@，研究方向：糖尿病肾病。

提示泛素蛋白酶体途径泛素蛋白酶体途径，是细胞内一种重要的蛋白质降解途径，广泛参与调节细胞内蛋白质的稳态与代谢平衡。

在这一途径中，泛素蛋白酶体通过将泛素蛋白连接在靶蛋白上，然后将其降解成短的多肽片段，从而实现对细胞内蛋白质的调控。

泛素蛋白酶体途径在细胞生物学领域中具有非常重要的地位，对于维持细胞内环境的稳态以及适应生物体内外环境的变化起着至关重要的作用。

泛素蛋白酶体途径的发现和研究历程可以追溯到上世纪70年代。

通过对大肠杆菌中存在的一种叫做ubiH的蛋白进行研究，科学家们发现了这种蛋白可以被一个叫做特异的蛋白质分解酶降解，进而引发了对泛素蛋白酶体途径的兴趣和研究。

随着研究的不断深入，科学家们发现泛素蛋白酶体途径在许多生理和病理过程中都发挥着关键作用，包括细胞凋亡、免疫应答、细胞周期调控等。

泛素蛋白酶体途径的主要机制包括泛素化、蛋白降解和泛素蛋白酶体的功能调控。

在细胞内，泛素是一种小分子蛋白，在其结构域上具有七个连环环。

泛素连接到靶蛋白上的过程被称为泛素化，这是通过泛素激活酶、泛素结合酶和泛素连接酶协同完成的。

一旦靶蛋白被泛素化，其会被送往泛素蛋白酶体中进行降解。

泛素蛋白酶体内含有多种蛋白酶，其中最重要的是蛋白酶体蛋白酶，其对泛素化的靶蛋白进行降解。

此外，泛素蛋白酶体的功能也受到一系列调控蛋白的影响，例如ubiquilin，它在泛素化过程的识别和传递中起着关键作用。

研究发现，泛素蛋白酶体途径在许多疾病的发生和发展中发挥着重要作用。

例如，神经退行性疾病中，异常的泛素蛋白酶体途径会导致神经元的蛋白质积累和突触功能紊乱，从而引发神经退行性变化。

另外，在癌症的发生和发展过程中，泛素蛋白酶体途径的异常也常常被观察到，从而导致细胞内重要调控蛋白的累积，进而促进肿瘤的发展。

因此，对泛素蛋白酶体途径的深入研究不仅可以提供重要的细胞生物学基础知识，还可以为相关疾病的治疗提供新的靶点和策略。

在泛素蛋白酶体途径的研究中，有一些关键问题一直备受关注。

泛素化-蛋白酶体途径对IFIT2中心体定位的影响及其机制研究摘要：IFIT2是一个具有抗病毒功能的蛋白，被发现在细胞中定位于中心体。

在本研究中，我们探究了泛素化-蛋白酶体途径对IFIT2中心体定位的影响及其机制。

我们发现，当泛素化-蛋白酶体途径被激活时，IFIT2的中心体定位受到显著影响。

通过进一步的机制研究发现，泛素化-蛋白酶体途径在调节IFIT2的稳定性和定位中发挥重要作用。

在细胞中，泛素化-蛋白酶体途径促进IFIT2蛋白的降解和去除，从而影响其中心体定位。

这些发现为理解泛素化-蛋白酶体途径在IFIT2中心体定位方面的作用提供了新的线索。

关键词：泛素化-蛋白酶体途径；IFIT2；中心体定位；稳定性；机制研究正文：引言IFIT2是一种调节免疫反应的蛋白，被广泛认为是对抗病毒的重要因素之一。

IFIT2通过与病毒RNA结合，并抑制病毒的复制和转录来发挥作用。

具有IFIT2的生物体在抗病毒过程中表现出更强的抗性，IFIT2被视为抗病毒治疗的潜在靶点。

IFIT2在细胞中定位于中心体，这种定位是IFIT2在抗病毒过程中发挥作用的关键。

中心体是一种核仁周围的小仓鼠型F-actin分子骨架中含有RNA-结合蛋白的器官，其在细胞核仁形成的过程中发挥着重要的作用。

中心体还参与了许多生命活动中的蛋白质修饰和信号转导过程。

因此，研究IFIT2在中心体中的定位和相关机制对于理解其抗病毒功能和开发抗病毒药物具有重要意义。

然而，目前尚不清楚IFIT2在中心体中的定位和其调节的分子机制。

最近的研究表明，泛素化-蛋白酶体途径在许多细胞过程中发挥重要作用。

泛素化-蛋白酶体途径参与了蛋白质的降解和去除，从而影响蛋白定位和功能。

这表明，泛素化-蛋白酶体途径可能在调节IFIT2的中心体定位中发挥作用。

材料和方法细胞培养：我们采用人类肺上皮细胞A549和HepG2细胞系，分别用DMEM 和RPMI-1640培养基培养细胞，补充10%的胎牛血清和1%的青霉素-链霉素。