泛素蛋白酶体途径及其对植物生长发育的调控

泛素蛋白酶体途径主要由泛素活化酶、泛素结合酶、泛素蛋白连接酶和26S蛋白酶体组成。泛素活化酶首先激活泛素分子, 然后把泛素转移到泛素结合酶上。泛素结合酶结合泛素蛋白连接酶并把泛素转移到底物蛋白上使底物泛素化, 或把泛素转移到泛素蛋白连接酶再使底物泛素化。泛素化的蛋白通常通过26S蛋白酶体进行降解。初步的研究结果表明, 植物生长发育的很多方面受泛素蛋白酶体介导的蛋白降解途径的调控。     

泛素/26S蛋白酶体途径与植物的生长发育

泛素/26S蛋白酶体途径在植物蛋白降解系统中起重要作用,泛素分子主要通过泛素活化酶(E1)、泛素结合酶(E2)和泛素连接酶(E3)将靶蛋白泛素化,泛素化的蛋白最后被26S蛋白酶体识别和降解。泛素蛋白酶体途径参与植物体内的多种生理过程,如花和胚的发育、光形态建成、植物生长物质等几乎所有的生长发育过程,本文主要对泛素/26S蛋白酶体途径及其在植物生长发育过程中的精确调控作用进行综述。     

泛素/26S蛋白酶体途径及其在植物生长发育中的功能

泛素/26S蛋白酶体途径是一种蛋白高效降解途径,主要负责真核细胞内蛋白的选择性降解.泛素分子主要通过泛素活化酶E1、泛素结合酶E2和泛素-蛋白连接酶E3将靶蛋白泛素化,泛素化的蛋白最后被26S蛋白酶体识别和降解.本文介绍了泛素/26S蛋白体介导的特异性蛋白质降解途经,并对其在植物激素信号、光形态建成、植物衰老、自交不亲和反应、细胞周期调控、花的发育、生物钟节律和非生物胁迫响应中的功能最新研究进展进行了综述.     

泛素-蛋白酶体途径的组成和功能

泛素-蛋白酶体途径是细胞内蛋白质选择性降解的重要途径,泛素分子主要通过泛素活化酶、泛素结合酶和泛素-蛋白连接酶与靶蛋白结合形成一条多泛素链,最后被26S蛋白酶体识别和降解。泛素-蛋白酶体途径参与细胞内的多种活动过程,包括细胞凋亡、MHCI类抗原的递呈、细胞周期以及细胞内信号转导,与细胞的一些生理功能和病理状态有着密切的联系。本文主要对组成泛素-蛋白酶体途径的各成分作一综述。     

植物泛素结合酶E2功能研究进展

泛素-26S蛋白酶体途径是细胞内蛋白质选择性降解的重要途径,广泛参与植物生长发育相关过程。该途径中关键酶主要包括泛素活化酶(E1)、泛素结合酶(E2)和泛素连接酶(E3),对靶蛋白泛素化起重要作用。在简单概述泛素化过程的基础上,主要对近年来植物E2蛋白在DNA修复、光周期和维管分化调控,缺素及抗逆胁迫响应中的功能进行综述,为今后该蛋白功能的深入研究及木本植物中该功能基因的发掘奠定基础。     

植物泛素/26S蛋白酶体途径研究进展

泛素/26S蛋白酶体途径是最重要的,有高度选择性的蛋白质降解途径,由泛素激活酶、泛素结合酶、泛素蛋白连接酶和26S蛋白酶体组成,参与调控植物生长发育的多个方面。泛素蛋白酶体途径参与植物体内的众多生理过程,如植物激素信号,光形态建成、自交不亲和反应和细胞周期等。本文就泛素/26S蛋白酶体途径以及在植物生长发育中的作用的研究近况做一综述。     

快速高效检测植物体内蛋白泛素化修饰研究方法

UPS参与植物中绝大多数的信号转导通路。其中, 一些激素的受体本身就是E3泛素连接酶, 如茉莉酸(JA)受体COI1和生长素(auxin)受体TIR1都是F-box蛋白, 它们通过特异性介导相应转录抑制子的泛素化降解来传递激素信号, 但对于整个UPS体系而言, 由于技术的限制, 迄今为止仅见少量泛素连接酶与特异性底物间生化机制的报道。用大肠杆菌(Escherichia coli)表达蛋白实施泛素连接酶泛素化修饰底物的体外实验是验证泛素连接酶/底物对的常用方法, 但由于体外实验缺乏某些蛋白必需的转录后修饰, 导致实验结果有时存在假阴性。利用农杆菌注射烟草(Nicotiana benthamiana)瞬时表达蛋白的方法, 建立高效的植物体内检测蛋白泛素化系统, 可以快速检测蛋白泛素化, 包括检测泛素连接酶和底物的特异性相互作用、底物蛋白的自身泛素化、泛素连接酶对底物降解的促进作用、26S蛋白酶体抑制剂MG132对底物降解的抑制作用以及用植物内源表达蛋白进行体外泛素化反应。     

快速高效检测植物体内蛋白泛素化修饰研究方法

UPS参与植物中绝大多数的信号转导通路。其中, 一些激素的受体本身就是E3泛素连接酶, 如茉莉酸(JA)受体COI1和生长素(auxin)受体TIR1都是F-box蛋白, 它们通过特异性介导相应转录抑制子的泛素化降解来传递激素信号, 但对于整个UPS体系而言, 由于技术的限制, 迄今为止仅见少量泛素连接酶与特异性底物间生化机制的报道。用大肠杆菌(Escherichia coli)表达蛋白实施泛素连接酶泛素化修饰底物的体外实验是验证泛素连接酶/底物对的常用方法, 但由于体外实验缺乏某些蛋白必需的转录后修饰, 导致实验结果有时存在假阴性。利用农杆菌注射烟草(Nicotiana benthamiana)瞬时表达蛋白的方法, 建立高效的植物体内检测蛋白泛素化系统, 可以快速检测蛋白泛素化, 包括检测泛素连接酶和底物的特异性相互作用、底物蛋白的自身泛素化、泛素连接酶对底物降解的促进作用、26S蛋白酶体抑制剂MG132对底物降解的抑制作用以及用植物内源表达蛋白进行体外泛素化反应。     

泛素连接酶的结构与功能研究进展

泛素化是体内蛋白质翻译后重要修饰之一,是蛋白质降解的信号.泛素连接酶E3是泛素化过程中的关键酶之一,介导活化的泛素从结合酶E2转移到底物,不同的泛素连接酶作用于不同的底物蛋白,决定了泛素化修饰的特异性.根据结构与功能机制的不同,可将泛素连接酶E3分为HECT (homologousto E6AP C terminus)家族和RING-finger家族,前者含有HECT结构域,可直接与泛素连接再将其传递给底物.RING-finger家族的E3发现较晚,庞大且功能复杂,是近年来研究的热点,此家族均包含相似的E2结合结构域和特异的底物结合部分,作为桥梁将活化的泛素从E2直接转移到靶蛋白,其本身并不与泛素发生作用.总结了这2种E3连接酶家族成员的三维结构及功能机制研究的最新进展.     

泛素/26S蛋白酶体途径与显花植物自交不亲和反应

植物的生长和发育离不开短命调控蛋白的有选择性降解,其中一种重要的降解方式就是泛素,26S蛋白酶体途径。在这个途径中,泛素（ubiquitin）和26S蛋白酶体起着至关重要的作用,需要被降解的蛋白会通过E1-E2-E3酶接合反应由Ub进行标记,随后标记蛋白会被26s蛋白酶体识别并降解。自交不亲和反应也正是通过此途径实现的,ARC1（arm repeat containing 1）和SCFs（skp1-cul1-F-box-proteins）作为E3s分别在孢子体自交不亲和和配子体自交不亲和反应中起作用。本文综述了就泛素/26S蛋白酶体途径的组成及其在自交不亲和反应中的作用。     

泛素/26S蛋白酶体途径与显花植物自交不亲和反应

植物的生长和发育离不开短命调控蛋白的有选择性降解, 其中一种重要的降解方式就是泛素/26S蛋白酶体途径。在这个途径中, 泛素(ubiquitin)和26S蛋白酶体起着至关重要的作用, 需要被降解的蛋白会通过E1-E2-E3酶接合反应由Ub进行标记, 随后标记蛋白会被26S蛋白酶体识别并降解。自交不亲和反应也正是通过此途径实现的, ARC1(arm repeat containing 1)和SCFs (skp1-cul1-F-box-proteins)作为E3s分别在孢子体自交不亲和和配子体自交不亲和反应中起作用。本文综述了就泛素/26S蛋白酶体途径的组成及其在自交不亲和反应中的作用。     

S5a promotes protein degradation by blocking synthesis of nondegradable forked ubiquitin chains

Ubiquitin (Ub)–protein conjugates formed by purified ring‐finger or U‐box E3s with the E2, UbcH5, resist degradation and disassembly by 26S proteasomes. These chains contain multiple types of Ub forks in which two Ub's are linked to adjacent lysines on the proximal Ub. We tested whether cells contain factors that prevent formation of nondegradable conjugates and whether the forked chains prevent proteasomal degradation. S5a is a ubiquitin interacting motif (UIM) protein present in the cytosol and in the 26S proteasome. Addition of S5a or a GST‐fusion of S5a's UIM domains to a ubiquitination reaction containing 26S proteasomes, UbcH5, an E3 (MuRF1 or CHIP), and a protein substrate, dramatically stimulated its degradation, provided S5a was present during ubiquitination. Mass spectrometry showed that S5a and GST–UIM prevented the formation of Ub forks without affecting synthesis of standard isopeptide linkages. The forked Ub chains bind poorly to 26S proteasomes unlike those synthesized with S5a present or linked to Lys63 or Lys48 chains. Thus, S5a (and presumably certain other UIM proteins) function with certain E3/E2 pairs to ensure synthesis of efficiently degraded non‐forked Ub conjugates.     

In vitro and in vivo interaction of AtRma2 E3 ubiquitin ligase and auxin binding protein 1

E3 ubiquitin (Ub) ligases play diverse roles in cellular regulation in eukaryotes. Three homologous AtRmas (AtRma1, AtRma2, and AtRma3) were recently identified as ER-localized Arabidopsis homologs of human RING membrane-anchor E3 Ub ligase. Here, auxin binding protein 1 (ABP1), one of the auxin receptors in Arabidopsis, was identified as a potential substrate of AtRma2 through a yeast two-hybrid assay. An in vitro pull-down assay confirmed the interaction of full-length AtRma2 with ABP1. AtRma2 was transiently expressed in tobacco (Nicotiana benthamiana) plants through an Agrobacterium-mediated infiltration method and bound ABP1 in vivo. In vitro ubiquitination assays revealed that bacterially-expressed AtRma2 ubiquitinated ABP1. ABP1 was poly-ubiquitinated in tobacco cells and its stability was significantly increased in the presence of MG132, a 26S proteasome inhibitor. This suggests that ABP1 is controlled by the Ub/26S proteasome system. Therefore, AtRma2 is likely involved in the cellular regulation of ABP1 expression levels.     

A Structural Element within the HUWE1 HECT Domain Modulates Self-ubiquitination and Substrate Ubiquitination Activities

E3 ubiquitin ligases catalyze the final step of ubiquitin conjugation and regulate numerous cellular processes. The HECT class of E3 ubiquitin (Ub) ligases directly transfers Ub from bound E2 enzyme to a myriad of substrates. The catalytic domain of HECT Ub ligases has a bilobal architecture that separates the E2 binding region and catalytic site. An important question regarding HECT domain function is the control of ligase activity and specificity. Here we present a functional analysis of the HECT domain of the E3 ligase HUWE1 based on crystal structures and show that a single N-terminal helix significantly stabilizes the HECT domain. We observe that this element modulates HECT domain activity, as measured by self-ubiquitination induced in the absence of this helix, as distinct from its effects on Ub conjugation of substrate Mcl-1. Such subtle changes to the protein may be at the heart of the vast spectrum of substrate specificities displayed by HECT domain E3 ligases.