泛素连接酶-底物选择关系的研究进展

泛素是一种包含76个氨基酸的小分子蛋白。泛素共价结合到底物的过程称为泛素化修饰。泛素化修饰过程是一个由级联的泛素激活酶、泛素结合酶和泛素连接酶所介导的复杂过程,泛素化修饰具有高效、ATP依赖、高度特异的特点。泛素化修饰与细胞周期调控、细胞凋亡、转录调控、DNA损伤修复等一系列生物学过程密切相关。在泛素化修饰过程中,泛素连接酶对底物的识别,是决定泛素化修饰特异性的关键环节。泛素连接酶底物识别的相关机制研究不断被报道,鉴定泛素连接酶底物的高通量方法也在不断的改进和发展。随着实验研究的不断深入,实验数据的不断产出,利用生物信息学进行泛素连接酶底物的研究也开始受到关注。对泛素连接酶识别底物的相关机制、高通量泛素连接酶底物的鉴定方法、泛素连接酶底物的生物信息学研究和生物信息学在泛素连接酶底物研究中的发展方向进行讨论。     

LUBAC介导RabGEF1的线性泛素化修饰

目的 验证RabGEF1 (Rab guanine nucleotide exchange factor 1)为线性泛素化修饰的新底物。方法 在pEF6/MycHis C载体中克隆人RabGEF1基因。通过免疫共沉淀（Co-IP）实验验证RabGEF1和HOIP的相互作用。利用GST-pulldown实验探索RabGEFl与HOIP相互作用结构域。通过免疫荧光实验验证RabGEF1和HOIP的相互作用与亚细胞定位。应用体内泛素化实验检测RabGEF1的线性泛素化修饰。通过NTA-His泛素化实验进一步明确RabGEF1能够发生线性泛素化修饰。将RabGEF1的泛素化蛋白质样品进行质谱分析，根据质谱结果提示的RabGEF1泛素化位点构建赖氨酸位点突变质粒，进一步在体内泛素化实验中验证RabGEF1的线性泛素化修饰位点。结果 RabGEF1与HOIP存在相互作用，且HOIP通过ZF-NEF结构域与RabGEF1发生直接相互作用。RabGEF1与HOIP共同定位于细胞质。LUBAC介导RabGEF1发生线性泛素化修饰依赖于LUBAC酶活性，RabGEF1泛素化修饰位点为K158。结论 Rab...     

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。     

氧化修饰在调控细胞凋亡信号转导中的作用

氧化修饰是细胞内的活性氧诱导生物大分子发生氧化反应引起的结构及构象改变,发挥调控信号转导和对应激作出反应的功能。氧化修饰发生在凋亡信号转导中的多个生物大分子,包括凋亡相关蛋白质的氧化,如caspase-9、线粒体通透性转变孔及电压依赖的阴离子通道(voltagedependent anion channel,VDAC),同时也包括膜磷脂的氧化修饰,如磷脂酰丝氨酸及线粒体特异的心磷脂。氧化修饰作用也涉及凋亡诱导因子、促凋亡的凋亡信号调控激酶1(apoptosis signalregulatin gkinasel,ASK1)信号转导途径及抗凋亡的转录因子NF—kB的激活和活性。所以氧化修饰可能是调控凋亡信号转导机制中除磷酸化、泛素化外的另一个新的分子机制。     

线性泛素化修饰研究进展

蛋白质泛素化修饰过程在调节各种细胞生物学功能的过程中发挥了非常重要的作用,如细胞周期进程、DNA损伤修复、信号转导和各种蛋白质膜定位等。泛素化修饰可分为多聚泛素化修饰和单泛素化修饰。多聚泛素化修饰系统可以通过对底物连接不同类型的多泛素化链调节蛋白质的功能。多聚泛素化修饰中已知7种泛素链连接方式均为泛素内赖氨酸连接方式。近几年发现了第8种类型的泛素链连接形式即线性泛素化,其泛素链的连接方式是由泛素甲硫氨酸的氨基基团与另一泛素甘氨酸的羧基基团相连形成泛素链标记。目前研究表明线性泛素化修饰在先天性免疫和炎症反应等多个过程中发挥着非常重要的作用。募集线性泛素链的泛素连接酶E3被称为LUBAC复合体,其组成底物以及其活性调控机制和功能所知甚少。本文综述了募集线性泛素化链的泛素连接酶、去泛素化酶、底物等活性调控机制及其在先天性免疫等多个领域中的功能,分析了后续研究方向,以期为相关研究提供参考。     

泛素化修饰在抗病毒天然免疫反应中的作用

蛋白质翻译后修饰几乎调控细胞所有的生命活动,有大量研究报道了其中的泛素化在病毒感染过程中的作用。受病毒感染时,宿主可利用泛素化修饰起始抗病毒天然免疫反应,从而抵抗病毒入侵。相应地,病毒也可以利用泛素化修饰逃逸细胞的免疫反应。该文从宿主与病毒两个角度综述了蛋白质的泛素化修饰在抗病毒天然免疫中的作用及其调控机制,为抗病毒的治疗提供一些新的策略。     

SUMO化修饰在核受体功能调控中的作用

小泛素相关修饰蛋白(small ubiquitin related modifier,SUMO)修饰作用是蛋白质翻译后修饰的重要方式。SUMO化修饰与泛素化作用极为相似,并且在某些靶蛋白上可以与泛素竞争结合位点,从而起到稳定靶蛋白的作用,并参与调节靶蛋白的细胞定位、膜离子通道功能、DNA损伤修复以及转录活性等。核受体是一类在生物体内广泛分布的、配体依赖的转录因子超家族,参与机体生长发育、细胞分化,以及体内许多生理、病理过程中的基因表达调控。最近研究发现,核受体的SU-MO修饰可通过影响核受体的稳定性、转录活性、亚细胞定位等多重途径影响核受体的功能,并影响机体炎症反应及相关疾病的发生发展。本文对核受体的SUMO修饰在核受体功能调控中的作用,以及与机体相关疾病之间的关系做一简要综述。     

蛋白质泛素化修饰的生物信息学研究进展

泛素-蛋白酶体系统(Ubiquitin-proteasome system, UPS)介导了真核生物80%~85%的蛋白质降解, 该蛋白质降解途径具有依赖ATP、高效、高度选择性的特点。除参与蛋白质降解之外, 泛素化修饰还可以直接影响蛋白质的活性和定位。由于泛素化修饰底物蛋白在细胞中的广泛存在, 泛素化修饰可以调控包括细胞周期、细胞凋亡、转录调控、DNA损伤修复以及免疫应答等在内的多种细胞活动。近年来, 泛素-蛋白酶体系统相关的蛋白质组学数据不断产出, 有效地管理、组织并合理分析这些数据显得尤为必要。文章综述了当前世界范围内针对蛋白质泛素化修饰展开的生物信息学研究, 总结了前人的工作结果, 包括UPS相关蛋白质数据的收录、泛素化修饰网络的构建和分析、泛素化修饰位点的预测及泛素化修饰motif的研究等方面内容, 并对该领域未来的发展方向进行了讨论。     

蛋白质的类泛素化修饰

SUMO(small ubiquitin-related modifier)是一类重要的类泛素蛋白,在生物进化过程中高度保守,其三维结构及生化修饰过程与泛素类似,但该两类蛋白质修饰的生物学意义却不尽相同。SUMO化修饰作为一种重要的蛋白质翻译后修饰,广泛参与细胞活动的各个方面,且SUMO化修饰异常与许多人类重大疾病密切相关。     

ARIH2抑制LUBAC的线性泛素化连接酶活性

线性泛素化修饰在肿瘤及免疫系统中均发挥着重要作用。线性泛素链组装复合体(linear ubiquitin chain assembly complex, LUBAC)是目前已知的唯一能够催化合成线性泛素链的泛素连接酶。本研究发现,泛素连接酶2(ariadne homolog 2,ARIH2)作为LUBAC新的相互作用蛋白质,能够抑制LUBAC对底物的线性泛素化修饰水平。通过免疫共沉淀实验发现,ARIH2与HOIP存在相互作用,且GST pull-down结果说明,HOIP通过ZF-NZF结构域与ARIH2发生相互作用。进一步的免疫沉淀结果证明,LUBAC并不能线性泛素化修饰ARIH2。反之,ARIH2能够抑制LUBAC对底物的线性泛素化修饰水平,其机制可能是ARIH2影响了SHARPIN的泛素化水平,从而影响LUBAC酶活性,进而导致LUBAC对底物的线性泛素化水平减弱。     

应用IP-2D nano-HPLC-MALDI-TOF-TOF鉴定蛋白质泛素化修饰

近年来,在蛋白质研究中,特别是在蛋白质翻译后修饰(PTM)的研究中,生物质谱技术的应用越来越广泛,与纳升级HPLC的联合应用,使这一技术手段更加有效.针对泛素化在细胞功能调控中发挥关键作用的PTM的特点,将免疫沉淀、2D nano-HPLC和基质辅助激光解吸/电离串联飞行时间质谱(IP-2D nano-HPLC-MALDI-TOF-TOF)有机整合,建立了天然状态下蛋白质泛素化位点的鉴定方法,并应用这一方法确定出K562细胞内具有酪氨酸激酶活性的蛋白c-ABL的泛素化位点.为定性鉴定生理和病理状态下内源性蛋白的泛素化修饰提供了借鉴.     

蛋白质UFM化修饰

泛素折叠修饰因子1(ubiquitin-fold modifier 1,UFM1)是类泛素蛋白(ubiquitin-like modifier,UBL)家族的一员,存在于几乎所有的真核细胞中。UFM1对底物的修饰过程与泛素相似,即依次通过UBA5、UFC1和UFL1催化,共价接合在底物的赖氨酸残基上。而UFSP则负责切割UFM1的C端使之成熟,以及去除底物的UFM1修饰。UFM化修饰参与了内质网应激介导的细胞凋亡过程,对其具体作用机制的阐明需要鉴定到UFM1的修饰底物,但目前已经鉴定到UFM1的底物很少。大量研究尚聚焦于UFM修饰酶上。通过对UFM修饰酶和少量修饰底物的研究发现,UFM化修饰参与非酒精性肝病、细胞生成障碍性贫血、髋关节发育不良和神经系统疾病等的发生,以及乳腺癌细胞的增殖与转移和寄生虫的生长发育。本文将对UFM化修饰相关酶和修饰底物进行综述,总结UFM化修饰的生物学功能和在疾病发生发展中的作用。     

组蛋白泛素化修饰及其在DNA损伤应答中的作用

泛素化修饰是真核生物细胞内重要的翻译后修饰类型,通过调节蛋白质活性、稳定性和亚细胞定位广泛参与细胞内各项信号传导与代谢过程,对维持正常生命活动具有重要意义。组蛋白作为染色质中主要的蛋白成分,与DNA复制转录、修复等行为密切相关,是研究翻译后修饰的热点。DNA损伤后,组蛋白泛素化修饰通过调节核小体结构、激活细胞周期检查点、影响修复因子的招募与装配等诸多途径参与损伤应答。同时,组蛋白泛素化修饰还能调节其他位点翻译后修饰,并通过这种串扰(crosstalk)作用调节DNA损伤应答。本文介绍了组蛋白泛素化修饰的主要位点和相关组分(包括E3连接酶、去泛素化酶与效应分子),以及这些修饰作用共同编译形成的信号网络在DNA损伤应答中的作用,最后总结了目前该领域研究所面临的一些问题,以期为科研人员进一步探索组蛋白密码在DNA损伤应答中的作用提供参考。     

蛋白质多聚SUMO化修饰及其功能

泛素（ubiquitin, Ub）是一类高度保守的小蛋白, 可与靶蛋白的赖氨酸残基共价连接, 形成多聚泛素链行使功能. 类似于泛素化修饰过程, 小泛素相关修饰物(small ubiquitin related modifier, SUMO）也可以共价修饰靶蛋白的赖氨酸残基, 从而影响靶蛋白的定位、稳定性以及蛋白间的相互作用, 发挥重要的生理功能. 尽管在多数情况下, 靶蛋白发生的是单SUMO化修饰, 但最近研究发现,SUMO依赖自身的赖氨酸也可以形成多聚链. 与单SUMO化修饰不同的是, 多聚SUMO化修饰的靶蛋白可以进一步被泛素化修饰, 进而诱导靶蛋白的降解. 这是一种新的、特殊的化学修饰形式, 弄清它的生理功能,对于了解细胞的生长、分化以及凋亡等生理过程将具有重要的意义. 本文将就此方面的最新研究进展做一综述.     

去泛素化酶活性的调控

泛素化是一种非常重要的蛋白质翻译后修饰方式,在细胞生命活动的各个方面发挥作用。泛素化修饰是可逆的过程,去泛素化酶通过催化去除底物蛋白质上的泛素从而逆转该过程。去泛素化酶是一类数量众多的蛋白水解酶家族,近年来不断有新的去泛素化酶被发现和报道。鉴于其在细胞功能中的重要作用,去泛素化酶活性受到严格的调控。目前的研究表明,影响去泛素化酶活性的因素很多。本文主要从转录水平的调控、翻译后修饰、蛋白质定位和蛋白质相互作用等调控方式进行论述,以期为研究和利用去泛素化酶治疗疾病提供新思路。     

泛素载体蛋白Rad6在基因表达调控及DNA损伤修复中的作用

泛素化修饰是蛋白质的一种重要的翻译后水平修饰,而且有着多种不同的生物学功能,对蛋白质的结构与功能、基因表达调控以及蛋白质-蛋白质/其它分子相互作用等多个方面有着重要的调控作用。Rad6即是酵母中的一种重要的泛素载体蛋白。Rad6通过泛素化修饰多种靶蛋白在DNA的损伤修复中发挥着重要作用。文章重点讨论了Rad6在DNA损伤修复方面的功能以及在正常情况下对染色质结构和基因表达调控的影响。     

SUMO化和磷酸化的相互作用与共同修饰

翻译后修饰如磷酸化、乙酰化、甲基化、泛素化和SUMO化调节不同蛋白质的不同功能。磷酸化可能是最常见的修饰之一,蛋白质磷酸化通过一系列的激酶和磷酸酶催化,从而改变蛋白质功能。SUMO修饰是一种类泛素化修饰。SUMO修饰包括活化、结合、连接和解离,涉及多个酶多个步骤的催化过程。SUMO化可调节蛋白质相互作用、亚细胞定位、蛋白质稳定性和转录活性。关于磷酸化和SUMO化的蛋白质翻译后修饰,已有广泛研究报道。但很少关注于磷酸化和SUMO化之间的相互作用,以及它们对蛋白质的共同修饰。本文综述了蛋白质磷酸化和SUMO化之间的相互作用,以及共同修饰对细胞生理和肿瘤的影响。     

病原菌调节宿主细胞泛素化途径的研究进展

泛素化是真核生物特有的蛋白质翻译后修饰,广泛地参与宿主细胞各种信号通路和生理过程.病原菌常通过分泌毒性效应蛋白,对泛素和泛素结合酶进行独特的共价修饰,或者利用泛素连接酶和去泛素化酶的酶学活性,调节宿主泛素化过程,从而干扰宿主细胞的信号转导,促进细菌的感染和生存.本文概述了病原菌效应蛋白调节宿主泛素化途径的主要研究进展和最新发现.     

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。     

SUMO化和磷酸化的相互作用和共同修饰

翻译后修饰如磷酸化、乙酰化、甲基化、泛素化和SUMO化调节不同蛋白质的不同功能。磷酸化可能是最常见的修饰之一,蛋白质磷酸化通过一系列的激酶和磷酸酶催化,从而改变蛋白质功能。SUMO修饰是一种类泛素化修饰。SUMO修饰包括活化、结合、连接和解离,涉及多个酶多个步骤的催化过程。SUMO化可调节蛋白质相互作用、亚细胞定位、蛋白质稳定性和转录活性。关于磷酸化和SUMO化的蛋白质翻译后修饰,已有广泛研究报道。但很少关注于磷酸化和SUMO化之间的相互作用,以及它们对蛋白质的共同修饰。本文综述了蛋白质磷酸化和SUMO化之间的相互作用,以及共同修饰对细胞生理和肿瘤的影响。