什么是泛素化修飾？

真核細(xì)胞中的蛋白質(zhì)翻譯加工主要有兩條途徑，一條是信號(hào)肽引導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體途徑，即分泌途徑，另一條是游離核糖體途徑。前者包括分泌蛋白、膜蛋白和溶酶體蛋白，后者主要是胞漿蛋白、核蛋白和一些細(xì)胞器蛋白。

     分泌途徑的翻譯主要在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)完成，而另一條途徑是在游離核糖體上完成翻譯，然后被特異定位標(biāo)簽引導(dǎo)進(jìn)入線粒體、葉綠體、過氧化物酶體及細(xì)胞核等處，沒有標(biāo)簽的就留在胞漿。

2004年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給以兩名色列和一名美國(guó)科學(xué)家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了泛素調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)降解，從此拉開了研究生物體泛素化修飾的序幕；

    泛素（Ubiquitin）是一種由76個(gè)氨基酸組成的小分子多肽，存在于真核生物的所有組織中；在哺乳動(dòng)物、酵母和植物之間只有三種氨基酸的差異，泛素表現(xiàn)出顯著的進(jìn)化保守性；

人類基因組中的四個(gè)基因編碼泛素：UBB，UBC，UBA52和RPS27A，所編碼的泛素多肽可聚集形成多聚泛素鏈；

     泛素化系統(tǒng)降解蛋白質(zhì)的原理：

（1）泛素活化酶( ubiquitin activating enzyme,E1) 在ATP的參與下催化泛素C 末端的甘an酸（ Gly ）, 形成泛素-腺苷酸中間產(chǎn)物, 然后激活的泛素被轉(zhuǎn)移至E1酶的半胱an酸（Cys）殘基上。

（2）活化的泛素通過轉(zhuǎn)酰基作用進(jìn)一步轉(zhuǎn)移到泛素結(jié)合蛋白( ubiquitin conjugating enzyme, E2)上, 形成E2-泛素巰基酯。

（3）E2- 泛素復(fù)合體接下來可以有兩種方式與要降解的底物蛋白質(zhì)結(jié)合：一是直接從E2 轉(zhuǎn)移給底物蛋白質(zhì)形成泛素- 蛋白質(zhì)復(fù)合體；二是底物蛋白質(zhì)首先與泛素連接酶( ubiquitin ligating enzyme, E3) 結(jié)合, 然后底物蛋白質(zhì)與E2 轉(zhuǎn)移的泛素結(jié)合。在所有依賴E3 的連接和一些非依賴E3 的連接反應(yīng)中, 多個(gè)泛素單元可與底物蛋白質(zhì)連接成泛素多聚鏈, 各個(gè)泛素單體之間連接的位點(diǎn)主要是第48 位的賴氨酸( Lys48) 。最終泛素- 蛋白質(zhì)復(fù)合體主要是被一種沉降系數(shù)為26S 的蛋白酶體所識(shí)別降解, 少數(shù)被溶酶體和小泡內(nèi)的酶降解。同時(shí)由泛素C 末端水解酶( Ub C terminal hydrolase) 釋放泛素供再循環(huán)利用。E3對(duì)靶蛋白的特異性識(shí)別在泛素調(diào)節(jié)路徑中起決定作用。

  泛素化是一個(gè)可逆的過程，它存在一個(gè)重要的對(duì)立機(jī)制——去泛素化，這一途徑的存在,使得調(diào)控可以向兩個(gè)方向進(jìn)行,提高了細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)通路的多樣性。

     去泛素化作用原理：催化水解泛素分子C末端的多肽鏈連接，即從活性硫醇位點(diǎn)將泛素與靶蛋白拆開，從而去除和解聚底物蛋白質(zhì)上的多聚泛素鍵，防止多聚泛素在底物蛋白的聚集（Kim JH et al., 2003）。

     目前已在人類發(fā)現(xiàn)的有600多種E3連接酶；在穩(wěn)定狀態(tài)下，可以檢測(cè)到數(shù)千個(gè)細(xì)胞內(nèi)蛋白上的20000個(gè)泛素化位點(diǎn)（Clague et al., 2015; Kim et al., 2011; Udeshi et al., 2013）；

     E3連接酶（根據(jù)結(jié)構(gòu)域的不同）主要分兩種類型：HECT結(jié)構(gòu)域以及RING結(jié)構(gòu)域。HECT結(jié)構(gòu)域的E3連接酶先自身結(jié)合泛素然后將泛素轉(zhuǎn)移至底物，而RING結(jié)構(gòu)域的E3連接酶使E2酶直接將泛素轉(zhuǎn)移至底物（Husnjak K et al., 2012）；

E3對(duì)靶蛋白的特異性識(shí)別在泛素調(diào)節(jié)路徑中起決定作用。

    小結(jié)：

    泛素-蛋白水解酶體途徑（UPP）是通過E1、E2、E3酶系統(tǒng)將泛素或泛素樣蛋白標(biāo)記到靶蛋白，從而蛋白酶體將其降解的過程，生物體為保持平衡，還存在對(duì)立的去泛素化系統(tǒng)，即水解泛素與靶蛋白的連接。E3連接酶特異性識(shí)別靶蛋白，在UPP過程中起決定性作用，因此對(duì)泛素化的研究主要集中在E3連接酶與靶蛋白之間相互作用的研究。