泛素化和SUMO化对DEC1的拮抗调控作用

分化的胚软骨表达蛋白1(differentiated embryo-chondrocyte expressed gene 1,DEC1)作为一种时钟蛋白,除了在周期节律的调控中发挥转录抑制作用外,还在能量代谢以及多种肿瘤相关的信号通路的调控中发挥重要作用。此外,蛋白质的翻译后修饰是实现蛋白质功能精细调控的一种重要方式。目前发现,DEC1主要可被两种翻译后修饰,即泛素化和SUMO化修饰。尽管泛素化和SUMO化是两种过程非常类似的蛋白质翻译后修饰方式,但是它们对目的蛋白功能的调控却截然不同。由于泛素化和SUMO化与底物的作用靶点都是赖氨酸(Lys),因此在多数情况下,泛素化和SUMO化以拮抗性的方式调控底物蛋白的功能。鉴于此,该文旨在阐述泛素化和SUMO化修饰对DEC1功能的拮抗调节过程,为了解时钟蛋白DEC1对多种信号通路的调控过程中的分子机制提供新的思路。     

K27泛素化修饰研究进展

泛素化修饰作为最普遍存在的翻译后修饰形式之一,介导了生物体内蛋白质稳态调控等功能。泛素分子的7个赖氨酸和N端甲硫氨酸可以继续被泛素分子修饰,进而形成8种类型的泛素链。其中,K48和K63泛素链由于丰度高且功能研究相对清楚被称为经典泛素链,而其他6种泛素链被称为非经典泛素链。在非经典泛素链中,K27泛素链是在泛素分子的Lys27 (K27)位点上继续发生泛素化形成的,具有紧密的空间结构。近些年,K27泛素链在固有免疫、蛋白稳态和DNA损伤修复等方面的功能逐渐被报道,但K27泛素链的合成、修剪过程及其下游招募特定蛋白质的分子调控机制还所知甚少。文中结合实验室研究,综述了K27泛素链结构特征、结合方式和生物学功能,为未来K27泛素链结构和生物学功能的深入研究提供参考。     

O-GlcNAc修饰对蛋白质泛素化降解途径的影响

O-GlcNAc修饰是一种特殊的糖基化修饰,几乎参与生物体内所有细胞过程的调控。该修饰与泛素化作为两种重要的蛋白质翻译后修饰形式,都与2型糖尿病、神经退行性疾病、癌症等疾病密切相关。O-GlcNAc修饰对蛋白质泛素化降解途径的影响主要体现在4个方面:(1)O-GlcNAc修饰能够抑制26S蛋白酶体的ATPase活性;(2)O-GlcNAc修饰会减少某些底物蛋白的泛素化降解;(3)O-GlcNAc修饰泛素化相关酶并调节其功能;(4)某些蛋白质(包括调控因子)发生O-GlcNAc修饰后间接影响蛋白质泛素化。     

去泛素化酶与肿瘤

泛素化修饰（ubiquitination modification）广泛存在于真核生物,通过26S蛋白酶体降解途径或信号传递等,改变蛋白质稳定性、定位和活性等功能,参与细胞的周期、转录、炎症、肿瘤和免疫等各项功能,是一类复杂的动态调控系统。泛素化调节是一个可逆过程,被泛素连接酶（ubiquitin ligase,E3）和去泛素化酶（deubiquitylase,DUB）拮抗调控。去泛素化酶可介导底物蛋白质去泛素化,调节蛋白质功能,参与细胞各项生命活动。去泛素化酶的蛋白质丰度、定位和催化活性等受到严格调控。在肿瘤的发生发展过程中,有许多与肿瘤相关的重要抑癌或者促癌蛋白质被去泛素化酶调控,而且去泛素化酶的表达异常、突变等都会影响细胞的DNA损伤修复、凋亡、自噬、分子信号通路和染色质重塑等,从而调控肿瘤细胞的生长侵袭和转移等过程。因此,去泛素化酶系统是参与肿瘤调控的重要蛋白质,也是肿瘤的重要药物靶标,已有多个小分子抑制剂用于抗肿瘤治疗的研发。本文主要总结介绍了泛素分子、泛素链特异性和去泛素化酶系统在肿瘤中的调节机制,为临床药物靶点的设计以及诊断指标等提供依据。     

泛素特异性蛋白酶14的研究进展

泛素特异性蛋白酶14(ubiquitin-specific protease 14,USP14)是真核生物体内普遍存在的一种去泛素化酶,在编辑泛素链长度以及维持游离泛素库的稳定中发挥重要作用。它既可通过去泛素化调控靶蛋白的降解,又可通过多种信号通路参与肿瘤以及神经系统疾病的发生发展,因此USP14有望成为相关疾病治疗的极具潜力的新靶点。文章将从结构、功能、底物蛋白、信号通路、相关疾病以及抑制剂等方面对USP14的研究进展做一综述。     

泛素链的形成机理

泛素化是真核细胞中重要的蛋白质翻译后修饰过程,通过靶向蛋白质降解或其他信号途径参与多种细胞功能.底物蛋白的多聚泛素化修饰是一个持续的过程,其中不仅涉及复杂泛素系统相关酶的参与,而且存在更为复杂的结构上相互作用与泛素链组装机理.不同的泛素链修饰决定了底物蛋白下游的不同命运,泛素结合酶E2在泛素链形成中的重要作用受到越来越多的关注.对泛素链形成机理的深入研究与认识有利于发现与泛素系统相关的疾病靶点和利用泛素化调控方法进行治疗.本综述总结了E2和E3如何决定不同泛素链形成的机制和相关的结构信息,以及两种不同的泛素链组装机制.     

蛋白质泛素化在免疫调节中的作用与研究进展

蛋白质泛素化是一种广泛存在于真核细胞内的蛋白质翻译后修饰作用,其最初是通过研究细胞内蛋白质降解的机制而被发现。越来越多的证据表明,泛素化及其逆过程——去泛素化作用,通过调节免疫系统中不同种类细胞的功能,在固有免疫和适应性免疫应答过程中发挥了关键性调控作用,从而影响人类多种重大疾病,如自身免疫性疾病、感染性疾病和恶性肿瘤的发生发展。综述将着重讨论蛋白质泛素化作用对不同免疫细胞功能的调控以及在重大疾病病理调控中的作用的最新研究进展。     

去泛素化蛋白酶在肿瘤靶向治疗中的研究进展

泛素参与的蛋白质翻译后修饰过程是细胞内关键的调控过程,参与此过程的去泛素化蛋白酶(deubiquitinating enzymes,DUBs)通过去泛素化作用,改变靶蛋白的稳定性及相关的泛素信号通路,进而对细胞内多种生命活动发挥至关重要的调控作用。而特定DUB的表达量改变或活性异常与肿瘤的发生及进展密切相关。下面将从DUBs在肿瘤发生发展中的作用,以及在肿瘤靶向治疗中的研究进展做一阐述。     

泛素化连接酶HUWE1在相关疾病中的研究进展

泛素化连接酶是泛素蛋白酶体系统中的关键酶之一,主要负责靶蛋白特异性识别以及泛素化系统活性的调控。HUWE1是一类具有HETC(homologous to E6AP C terminus)功能域的泛素化连接酶。研究发现,HUWE1参与细胞凋亡、基因组DNA损伤、肿瘤抑制因子调控和神经细胞分化增殖等重要生理过程。现主要针对泛素化连接酶HUWE1在肿瘤发生、男性生殖系统损伤、胚胎发育异常与神经发育疾病中的研究进展以及调节机制进行综述。     

自噬相关去泛素化酶及其小分子抑制剂的研究进展

自噬是进化上高度保守并受到多途径严密调控的细胞生物学过程,其向溶酶体递送多种细胞质组分以进行细胞内物质的降解以及再循环.这一过程涉及到细胞器的更新、错误折叠蛋白质和蛋白质聚集体以及细胞内病原体的清除.因此,自噬对于细胞稳态的维持至关重要,与许多人类疾病的发生发展密切相关.随着细胞自噬调节机制研究的不断深入,越来越多的去泛素化酶被证明在自噬相关的泛素信号调控系统中发挥了重要的作用.这些去泛素化酶作用于细胞自噬的不同阶段,靶向调节不同的泛素化自噬功能元件或自噬底物.去泛素化酶作为包括神经退行性疾病以及肿瘤在内的细胞自噬相关疾病的治疗靶点受到了广泛的关注,其中各类小分子抑制剂的发现为进一步研究去泛素化酶的自噬调节活性及相关疾病的治疗提供了可能.     

泛素化修饰组学技术及其在疾病研究中的应用

泛素化修饰作为真核细胞内主要的蛋白质翻译后修饰之一，通过泛素-蛋白酶体系统(UPS)介导了细胞内的蛋白质特异性降解，同时广泛参与并调控细胞内基因转录、信号传导、DNA损伤与修复、细胞周期调控、应激反应甚至个体的免疫应答等几乎所有的生命活动过程。泛素-蛋白酶体系统的精确调控构成了稳定而复杂的泛素化信号网络，而其失调通常会造成癌症、神经退行性疾病、代谢性疾病等多种疾病的发生发展。近年来，基于质谱(MS)的蛋白质组学逐渐成熟，并极大促进了泛素化修饰研究的深度与广度。依托于泛素化蛋白质/肽段富集技术的发展以及高通量、高覆盖度和高灵敏度的质谱检测技术平台，蛋白质泛素化修饰组学也得以快速发展，并逐渐应用于人类生理、病理状态的泛素化蛋白质组研究和疾病发生发展的机制探索。本文主要综述了泛素化修饰组学研究中的泛素化蛋白质/肽段富集方法、质谱鉴定技术、定量标记技术和数据处理方法，同时对泛素化修饰组学技术在疾病研究中的应用也进行了系统分析，理清了当前存在的问题与挑战，为泛素化修饰蛋白质的发现与鉴定提供参考，为相关疾病治疗靶点的筛选和药物研发提供思路。     

Deneddylation修饰酶NEDP1的作用机制及研究进展

神经前体表达发育下调蛋白8(neural precursor cell-expressed developmentally downregulated 8,Nedd8)是一种类泛素蛋白,其参与蛋白质修饰的作用机制与泛素高度相似,即通过与底物的赖氨酸残基共价结合,从而对底物进行Neddylation修饰。Neddylation修饰可调控多种重要的生命活动,如细胞周期和免疫应答等。Nedd8蛋白酶1(Nedd8 protease 1, NEDP1)是隶属于小类泛素修饰物特异性蛋白酶家族(small ubiquitin-like modifier specific protease family, Ulp/Senp family)家族的半胱氨酸蛋白酶,可以特异性去除底物与Nedd8的共价结合,例如,NEDP1能够去除p53、鼠双微体蛋白(murine double min-utes 2 protein, Mdm2)、smad泛素化调节因子1(smad ubiquitylation regulatory factor 1, Smurf1)等多个蛋白质的Neddylation修饰,进而调节Neddylation修饰蛋白的生物学功能。临床研究表明,NEDP1与肿瘤的发生发展密切相关,包括肺癌、结肠癌、胶质母细胞瘤等,另外,NEDP1还参与成骨发育异常、神经退行性疾病、血管炎症等病变过程。本文对NEDP1蛋白的结构,调控Neddylation通路的作用模式和NEDP1作用底物的进展进行总结,以期为肿瘤等相关疾病的诊断和治疗提供参考。     

K6非典型泛素化修饰研究进展

泛素化是一种存在于真核生物内的蛋白质翻译后修饰,介导了蛋白质的特异性降解与信号转导,参与了诸多生命过程的调控进而影响着机体方方面面的功能。泛素化网络的紊乱和失衡是导致人类严重疾病的重要原因。泛素分子可以形成8种不同拓扑结构的同质泛素链,其丰度和功能差别巨大。目前,丰度较高的K48及K63经典泛素链的修饰底物较多、功能研究相对充分,而其他非典型泛素链的含量低、研究相对较少,但是诸多证据表明非典型泛素链在细胞内发挥着重要的调节功能。K6泛素链是一种重要的非典型泛素链,与K48链相似,具有紧密的空间结构。目前研究发现K6泛素链在DNA损伤修复、线粒体质量控制等过程中发挥重要调节功能,在肿瘤发生、发展以及帕金森疾病的致病过程中有着重要的作用。目前,由于缺乏特异性的K6泛素链抗体和有效的富集手段,导致K6泛素链修饰的底物、调控机制研究相对较少,诸多调控过程和功能有待进一步深入研究。本文系统综述了K6非典型泛素链的结构特征、调控机制以及相关的生物学功能与疾病,为K6泛素链的功能研究提供参考。     

SUMO化: 一种重要的体内翻译后蛋白质修饰系统

靶蛋白被小泛素相关修饰物(small ubiquitin-related modifier,SUMO)修饰已经成为真核细胞特有的翻译后蛋白质修饰标志之一.SUMO与靶蛋白之间这种可逆的共价连接,在核质运输、DNA与蛋白质结合活性、蛋白质之间相互作用、转录调控、DNA修复以及维持基因组稳定等方面均发挥着重要的调节作用.在许多人类疾病如癌症和神经退化性疾病中,SUMO化修饰作用对疾病的发生与发展起着极为重要的作用.阐明SUMO化修饰在这些疾病中的功能,将为疾病的治疗开辟一条崭新的思路.     

泛素化及相关疾病研究进展

泛素是一种普遍存在于真核细胞中的小分子量蛋白质.E1-E2-E3三步级联反应形成的泛素化修饰,是细胞中最常见、多样化和多功能的蛋白质翻译后修饰,参与蛋白质水解、信号传导等各种生命活动.本文综述了近3年来泛素领域的研究进展,并着重于论述泛素化系统在肿瘤、DNA损伤应答以及神经退行性疾病中的作用.     

泛素链水解酶的选择性和产生机制

底物蛋白的多聚泛素链修饰参与调节多种生命运动过程(包括蛋白质降解、自噬、DNA损伤修复、细胞周期、信号转导、基因表达、转录调节、炎症免疫等).去泛素化酶通过水解底物蛋白的单泛素和泛素链修饰,对泛素相关过程进行反向调节.人类基因组中约含90余种去泛素化酶,它们通过对自身酶活性和底物识别特异性的调节,实现了对细胞内复杂泛素过程的精密且层次性的调控.本文针对去泛素化酶对不同泛素链的识别选择性,综述目前已知泛素链水解酶的选择性和产生机制.     

多聚谷氨酰胺延伸蛋白募集细胞内正常蛋白质或RNA的分子机制

多聚谷氨酰胺(PolyQ)疾病,是一类由编码蛋白质的基因中CAG三核苷酸重复序列的异常延伸所引发的神经退行性疾病.CAG三核苷酸重复序列导致所编码蛋白质的PolyQ序列的异常延伸,使蛋白质发生错误折叠和积聚,并在细胞内形成包涵体.包涵体的形成是神经退行性疾病的一个重要特征.PolyQ蛋白在积聚过程中,可以将细胞内与其特异相互作用的蛋白质或RNA募集到包涵体中.被募集的其他蛋白质或RNA不仅自身的可溶性组分减少,而且由于被"挟持"到包涵体中其在细胞内的有效组分也相应地减少,从而影响其正常的生物功能.根据特异相互作用的模式,我们将募集作用分为以下几种类型:蛋白质(含Poly Q蛋白)的共积聚;特定结构域或模体介导的募集作用(包括泛素等修饰介导的募集作用);RNA介导的募集作用;以及对分子伴侣蛋白的募集作用.PolyQ延伸蛋白的积聚和对其他组分的募集可能是引发细胞毒性和神经退行性病变的重要原因.     

泛素化修饰对维甲酸诱导基因I样受体家族(RLRs)信号通路分子调控作用的研究进展

维甲酸诱导基因I样受体家族(retinoid acid-inducible gene-I-like receptors, RLRs)信号通路作为众多抗感染免疫信号通路之一，在诱导促炎细胞因子、趋化因子和I型干扰素产生等方面发挥重要的调控作用。作为蛋白质翻译后修饰之一的泛素化(ubiquitination)，是由泛素蛋白(ubiquitin)与目标蛋白上不同的氨基酸位点产生结合来调控蛋白的命运，如启动蛋白酶体途径降解蛋白或激活转运等功能。而RLRs信号通路分子的泛素化修饰既是调控多种效应因子的方式之一，也是病毒经此诱发动物重要疾病以及自身免疫病、慢性炎症的经典路径之一。本文主要综述RLRs信号通路中重要的效应器分子的典型结构特征、泛素化修饰类型和功能，探讨泛素化修饰调控RLRs信号通路关键分子的作用，为相关疾病的干预或治疗提供参考。     

泛素连接酶E3与泛素链修饰类型特异性研究进展

泛素化修饰是真核细胞内广泛存在的一种修饰形式,受到该修饰的蛋白质分子遍及基因转录、蛋白质翻译、信号转导、细胞周期控制以及生长发育等几乎所有的生命活动过程,对生命体正常功能的发挥具有重要作用。泛素化修饰的失调会给生命体带来一系列负面影响,严重者将导致疾病,甚至危及生命。泛素连接酶E3是泛素化修饰反应中底物特异性的直接决定者,其机制研究不仅可揭示蛋白质质量控制和生命活动功能的奥秘,也将为疾病关联失调蛋白的精准调控和精准医学实践提供技术支撑。现结合当前对泛素连接酶E3研究的最新进展,阐述泛素连接酶E3发挥作用时与不同类型泛素链之间的特异性关系,旨在为蛋白质功能调控的分子机制、药物研制和疾病诊治提供新思路。     

综述: mTOR信号通路与衰老及衰老相关重大疾病

衰老引起多器官功能衰减,导致各种衰老相关代谢、心血管重大疾病发生和发展.哺乳动物雷帕霉素靶蛋白/雷帕霉素机能靶蛋白(mammalian/mechanistic target of rapamycin,mTOR)信号通路作为生长、发育、代谢、免疫、癌症等生理活动的主要调控者,通过影响细胞自噬、内质网应激、线粒体等形成复杂调控网络,在衰老与长寿中发挥关键作用.mTOR信号通路与许多衰老相关重大疾病(如代谢综合征、心血管疾病、神经退行性病变、肿瘤等)的发生发展密切相关,故以mTOR为靶点的药物开发与应用是未来延缓衰老及治疗衰老相关疾病的热点之一.