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。A T E1对N端有A s p和G l u的蛋白质的降解是必须的，A T E-K N O C K O U T小鼠胚胎致死。
于是他们假设：精氨酸化对蛋白质降解是必须的，那A T E的底物在野生型老鼠就会被完全降解，在A T E-K O鼠内应大量累积。他们关注到了一种蛋白R G S4（G蛋白信号调节子4）。当然R G S4是别人发现的，它可以在心脏病患者中累积，是一种G T P酶激活蛋白。于是他们猜想R G S4是不是A T E的底物？实验发现确实是在A T E敲除鼠中大量累积R G S4。后来发现它在N端会去甲基化，剩下的半胱氨酸会被氧化，氧化过后被精氨酸化。当然中间做了一系列实验，包括I B、质谱、毛细血管电泳b a l a b a l a.最后还找到了氧化半胱氨酸的机制—体内重要的分子N O，因为用了N O S抑制剂过后R G S4的降解被抑制，他认为是因为抑制了N O的生成，使得半胱氨酸不能被氧化，进而不能被精氨酸化，最终发现R G S4的降解是这一系列的串联机制，发现了一个新的调节R G S4降解和G蛋白信号的N O信号通路。
接着又筛到了R G S家族的其他基因也是A T E1的底物。
结论：（1）R G S4、R G S5和R G S16被认为是首先发现的A T E1的底物，解决了长期存在的疑惑。
（2）N O可以氧化R G S N端的半胱氨酸并且通过A T E-U B R和蛋白酶体使之降解。
2、泛素密码
泛素结构：
主要关注48位（介导U P S降解）和63位赖氨酸（介导自噬）的泛素化。
（1）U b c o d e
c o
d e的方式有很多种，（由E2或者E3介导）在底物上结合多个位点，或者单个位点结合多个泛素，相连接的泛素在不同的赖氨酸上面连接。。。等等
泛素化过程中的h u g还是k i s s？
即底物泛素化的两种不同方式，一种是：E3上面既结合了E2也结合了底物，E2泛素结合酶直接把泛素加到底物上面。另一种是：E3上面既结合了E2也结合了底物，E2把泛素传递给E3过后再传递给底物。
（2）U b d e c o d e
M o n o-U b被U B D结合蛋白识别通过U b44位异亮氨酸
U b和U B D之间多种共价相互作用增加特异性和亲和力
D e c o d e r-即U B D，不同的U B D识别不同的泛素化修饰进而产生不
同的生理学功能。
C o d e和d e c o d e的关系类似于密码子与反密码子？个人理解。。。（3）e d i t
泛素c o d e的时候也会对其进行编辑，用D U B（去泛素化酶）、P T M （如磷酸化等）等方式进行编辑。
（4）几种泛素c o d e的效果
增强蛋白酶体降解（赖氨酸48位泛素化后）
作为一种脚手架（s c a f f o l d i n g）介导下游信号通路
介导内吞
此处引入一个例子：泛素的65位丝氨酸磷酸化后不能与U B D、E3等蛋白作用了。但它可以激活p a r k i n，是一种E3连接酶的一个r i n g结构域，本来处于关闭状态不能结合E2连接酶，但在它结合U b s65p i后被激活，这个信号通路在线粒体自噬中起作用，它被激活后使得一系列的受体蛋白识别产生自噬体包围线粒体出现线粒体自噬。
3．U b信号与蛋白降解
（1）细胞内蛋白酶解（在出现饥饿、药物、热震时）
（2）自噬，自噬受体如P62。
自噬信号通路：
在调节选择性自噬通路时自噬受体的角色（不同自噬体的形成）讨论：这些受体是单独起作用还是一起协作？
如果启动自噬受体的？（如P62受体就是C端形成了稳定d i m e r 使得自噬启动，还有就是当细胞内泛素内稳态上调的时候E2促进的泛素化使得P62多聚泛素化）
U b信号和蛋白质降解的两种方式：
（1）通过K48或者K63靶定底物使蛋白降解。
（2）调节蛋白质水解机器的功能。
四：泛素信号和人类疾病