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.     

泛素连接酶SMURF1催化ADAR1的多聚泛素化修饰

既往研究发现,SMAD特异性E3泛素蛋白连接酶1(SMAD specific E3 ubiquitin protein ligase 1,SMURF1)通过其E3泛素连接酶活性介导自噬进程,然而SMURF1的泛素化底物蛋白质仍有待进一步挖掘。本文利用免疫共沉淀(Co-IP)联合蛋白质谱分析捕获并鉴定THP-1细胞中SMURF1的相互作用蛋白质集合物,发现在THP-1细胞中SMURF1可与222种蛋白质物理性结合,RNA腺苷脱氨酶1(adenosine deaminase acting on RNA 1,ADAR1)具有较高的肽段结合分数。构建SMURF1过表达载体并转染到HEK-293T细胞中,Co-IP和Western印迹检测验证外源性SMURF1与内源性ADAR1存在相互作用。qRT-PCR和Western印迹检测结果显示,在HEK-293T细胞中过表达SMURF1后ADAR1 mRNA水平差异无统计学意义、蛋白质水平明显降低(P<0.05)。用放线菌酮(CHX)分别处理正常和过表达SMURF1的HEK-293T细胞,Western印迹检测显示,过表达SMURF1后ADAR1...     

泛素连接酶和去泛素化酶在帕金森病中的作用

中脑黑质多巴胺能神经元特异性损伤和α突触核蛋白聚集的分子机制是帕金森病（Parkinson’s disease,PD）研究领域亟待解决的问题。蛋白质异常聚集很大程度上是由于泛素-蛋白酶体系统（ubiquitin-proteasome system,UPS）功能障碍引起的。蛋白质泛素化由一系列泛素化酶级联反应促进，并受去泛素化酶（deubiquitylases,DUBs）的反向调节。泛素化和去泛素化过程异常导致蛋白质异常聚集和包涵体形成，进而损伤神经元。近来研究报道，蛋白质的泛素化和去泛素化修饰在PD的发病机制中发挥重要作用。E3泛素连接酶促进蛋白质的泛素化，有利于α突触核蛋白的清除、促进多巴胺能神经元的存活、维持线粒体的功能等。DUBs可以去掉底物蛋白质的泛素化修饰，抑制α突触核蛋白的降解，调控线粒体的功能和神经元内铁的稳态。本文以E3泛素连接酶和DUBs为切入点，综述了蛋白质泛素化和去泛素化修饰参与多巴胺能神经元损伤机制的最新研究进展。     

CRLE3泛素连接酶复合体研究进展

Cullin—Ring Ligase（CRL）是一大类E3泛素连接酶复合体的统称。它们有着相近的结构,都由cuIlin骨架蛋白、Ring结构域蛋白Rbxl或Rbx2以及底物识别亚基几个部分组成,所包含Cullin骨架蛋白的不同决定了cRL不同的构成与功能特点。经过近20年的研究,对CRL功能和调控机制的理解已取得了很大的进展,该文拟对CRL的研究现状进行简单介绍。     

人泛素连接酶AREL1催化结构域的晶体结构

泛素化是一种重要的翻译后修饰,几乎调控着生命活动的所有方面.泛素连接酶是泛素化过程中唯一对底物蛋白质有特异性识别能力的一类酶,它们在泛素化过程中是不可或缺的,起到非常关键的作用.人抗凋亡E3泛素连接酶(AREL1)是HECT泛素连接酶家族成员之一,它能够泛素化促凋亡蛋白SMAC、HtrA2和ARTS,并通过蛋白酶体将它们降解,从而发挥抵抗细胞凋亡的作用.本文解析了3.2?分辨率的人AREL1蛋白催化结构域(AREL1^HECT)的晶体结构,并将其与HECT家族中其他成员的结构进行了比对.尺寸排阻色谱和X射线小角散射的结果表明,AREL1^HECT在溶液中是以多种聚集状态形式存在的,小角散射的3D模型进一步表明AREL1^HECT在溶液中会发生二聚化.这些结果将为AREL1^HECT与泛素复合物结构的解析及功能的分析提供坚实的结构基础,为揭示AREL1泛素化底物蛋白质的分子机制提供重要的依据.     

泛素连接酶IDOL在胆固醇代谢中的作用和机制研究进展

胆固醇代谢平衡对细胞和机体的生命活动至关重要.细胞摄取胆固醇的方式之一是低密度脂蛋白受体(low-density lipoprotein receptor,LDLR)介导的低密度脂蛋白内吞;LDLR功能缺陷可导致高脂血症,诱发动脉粥样硬化等心血管疾病.LDLR蛋白稳定性受前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶9和低密度脂蛋白受体诱...     

E3泛素连接酶接头蛋白Keap1的研究进展

Kelch样ECH关联蛋白1(Kelch-like ECH-associated protein 1,Keap1)是E3泛素连接酶的底物识别亚单位,在蛋白质的泛素化修饰中起重要作用.蛋白质的泛素化修饰作为一种重要且复杂的蛋白质翻译后修饰,在自噬和蛋白酶体系统中作为降解信号而被利用.野生型Keap1能够识别、结合多种底物...     

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.     

CRL E3泛素连接酶复合体研究进展

Cullin-Ring Ligase(CRL)是一大类E3泛素连接酶复合体的统称。它们有着相近的结构,都由Cullin骨架蛋白、Ring结构域蛋白Rbx1或Rbx2以及底物识别亚基几个部分组成,所包含Cullin骨架蛋白的不同决定了CRL不同的构成与功能特点。经过近20年的研究,对CRL功能和调控机制的理解已取得了很大的进展,该文拟对CRL的研究现状进行简单介绍。     

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。     

泛素连接酶APC/C参与的泛素化与细胞周期调节

后期促进复合物/细胞周期体（anaphase promoting complex/cyclosome,APC/C）是一个多功能的泛素连接酶,参与细胞周期、代谢、DNA损伤修复、细胞自噬、凋亡、衰老及肿瘤发生等多种生物学过程。泛素化作为一种重要的翻译后修饰,可通过泛素-蛋白酶体系统（ubiquitin-proteasome system, UPS）调控蛋白质的降解。APC/C的分子量巨大,由多个亚基组成,在细胞周期调控中具有重要地位,可以通过介导细胞周期相关蛋白质的泛素化降解从而精确调控细胞周期的转换,并受共激活分子CDC20或CDH1的调控。了解APC/C的结构和功能,对于研究细胞周期及蛋白质翻译后修饰等生物学事件至关重要。近年,对APC/C分子结构和组成的解析工作取得了极大的进展,其在肿瘤中的作用及潜在的治疗应用也受到了关注。本文将着重对APC/C的组成和结构、参与泛素化的具体过程、在细胞周期中的调控和被调控机制以及参与肿瘤生成的最新研究进展进行综述。     

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。     

HECT类泛素连接酶NEDL1和NEDL2的功能研究进展

泛素化能够促使底物蛋白降解或调节其它生理过程,在生命活动中具有极其重要的作用。E3即泛素连接酶,在泛素化过程中决定底物分子的特异性,因此,E3的功能研究一直是蛋白质泛素化研究领域的一个热点。NEDL1和NEDL2是HECT类泛素连接酶NEDD4家族中同源性较高的两个成员。它们通过不同的方式分别增强p53和p73的转录活性。NEDL1又与多种肿瘤(如神经母细胞瘤、结直肠癌、乳腺癌)和神经退行性疾病(如脊髓侧索硬化病)的发生发展密切相关。因此,对NEDL1和NEDL2的研究对于揭示相关疾病机理具有非常重要的意义。     

线性泛素化研究进展

线性泛素化是一种新型泛素化修饰方式,不同于赖氨酸介导的多聚泛素化,其主要通过泛素分子的首尾相连对蛋白质进行翻译后修饰,以线性泛素化复合体(LUBAC)作为E3连接酶,参与细胞的抗凋亡、抗病毒作用,以及炎症反应等细胞生命活动.该文主要介绍了线性泛素化的组成、对蛋白质进行修饰的主要方式,其参与调控的体内生理活动信号通路,并...     

泛素、泛素链和蛋白质泛素化研究进展

蛋白质泛素化是以泛素单体和泛素链作为信号分子,共价修饰细胞内其他蛋白质的一种翻译后修饰形式。不同蛋白质底物、同一底物的不同氨基酸修饰位点以及同一位点上泛素链连接方式的不同均可导致细胞效应的差异。蛋白质泛素化在真核细胞内广泛存在,除了介导蛋白质的26S蛋白酶体降解途径之外,还广泛参与了基因转录、蛋白质翻译、信号传导、细胞周期控制以及生长发育等几乎所有的生命活动过程。泛素链的形成及其修饰过程的任何失调均可导致生物体内环境的紊乱,从而产生严重的疾病。文中结合实验室研究,综述了泛素的发现历史、基因特点、晶体结构,特别是泛素链的组装过程、结构、功能以及与人类相关疾病关系的新进展,可为这些疾病的治疗靶点和药物靶标的研究提供思路。     

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。     

泛素连接酶Smurf1不同亚型的功能研究

Smad泛素调节因子1(Smad ubiquitination regulatory factor 1,Smurf1)是一种HECT类的泛素连接酶,它参与许多生命活动的调节,如神经发育、细胞极性、骨的重塑和肿瘤形成等.虽然目前对Smurf1的了解较为深入,但在研究过程中并未对它的两种亚型Smurf1 L和Smurf1 S(两者在一级结构上仅相差26个氨基酸残基)进行详细区分,且偏重于对Smurf1 S的研究.因此本文对Smurf1上述两种亚型的功能(特别是Smurf1 L)进行了更加深入的探索.利用RT-PCR、免疫荧光和蛋白质印迹(Western blot)等实验技术,我们从组织表达、亚细胞定位和对底物的降解能力这三个方面深入研究了Smurf1 S和Smurf1 L的不同之处.实验结果表明:一方面,Smurf1 S的组织分布比Smurf1 L更加广泛,表达量更高;另一方面,两者的亚细胞定位也有所不同,Smurf1 L在有丝分裂期定位于纺锤体,而Smurf1 S则可能主要分布于胞质中.此外,Smurf1 S对底物的降解比Smurf1 L更彻底,且前者的降解效应有剂量依赖性.上述成果对今后更为精确地研究Smurf1的功能具有重要意义.     

E3连接酶RNF148泛素化降解TSPAN15

真核生物蛋白的泛素化是细胞维持对某些受组成型调节和环境刺激产生的蛋白质水平的基本调节方式,泛素-蛋白酶体途径对蛋白质降解、运输和免疫反应过程的控制等细胞功能起着非常重要的作用．本研究揭示了一个功能未知、具有RING结构特征的Ⅰ型穿膜蛋白RNF148的泛素化降解功能．通过流式筛选、免疫共沉淀、浓度梯度依赖降解实验及泛素化检测等实验证明：RNF148与四跨膜区蛋白(tetraspanin)家族的一个成员TSPAN15有相互作用,即RNF148可以泛素化并降解TSPAN15．RNF148的RING结构被突变后,TSPAN15的泛素化被严重影响;而TSPAN15的N端胞浆段的21位赖氨酸和C端278位赖氨酸被突变为精氨酸后,RNF148对其泛素化的程度也降低．TSPAN15经由RNF148泛素化后会连接 K29位或K63位多泛素链,进而导致TSPAN15的转位或降解．本研究证明RNF148作为泛素连接酶可以泛素化降解TSPAN15．     

乳腺癌相关蛋白的类泛素化修饰研究进展

类泛素蛋白SUMO在调节蛋白质的稳定性和功能中起着关键的作用,此外它还能够通过对转录因子及其共调节因子的修饰来调节蛋白质相互作用、蛋白亚细胞定位、蛋白质二聚化及调控基因转录等。本文通过总结SUMO系统对雌激素信号通路蛋白的修饰作用,以及其他乳腺癌相关蛋白的修饰作用,阐释其在乳腺癌发生发展中的重要功能。