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什么是泛素、泛素化、泛素-蛋白酶体系统?

发布时间:2023-06-02

1. 泛素

泛素(ubiquitin)是一种由 76 个氨基酸组成的球状低分子量的蛋白质,具有高度保守的序列。泛素呈现出一种紧凑的结构,由五股混合的β-折叠链形成一个空腔,其中单个α-螺旋倾斜嵌入,形成一个独特的的“ Ub折叠,由于存在大量的分子内氢键,使得泛素蛋白十分稳定。甘氨酸上的羧基是泛素与底物共价结合的起始位点,泛素蛋白通过酶促反应相互连接,并对靶蛋白进行降解,是体内维持蛋白水平平衡的关键因子。

2.  泛素化

泛素化(ubiquitination)是指在特殊的催化条件下,泛素识别并标记细胞内特定的蛋白质,在体内进行一系列蛋白修饰的过程。整个过程概述为通过ATP依赖的E1 - E2 - E3酶结合级联反应,将泛素蛋白游离部分连接到特异性底物上,具体分为下述三步骤: ①游离泛素C端的甘氨酸与ATP结合形成复合物,活化的泛素上游离的羧基与E1半胱氨酸上的巯基结合形成含硫酯键的稳定的中间体;②被激活的泛素通过酯交换从泛素-E1复合体转移到泛素-E2复合体上;③E3识别后,泛素羧基端的甘氨酸与目标蛋白的赖氨酸肽键相连,形成最终的泛素-E3复合物。经过多次泛素化后,最终靶蛋白形成多聚化泛素链。

3.  泛素蛋白酶体系统

泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system,简称UPS)能够选择性识别并降解体内特定的蛋白质,清除机体内受损或不再需要的蛋白质,在调节体内蛋白水平等方面发挥重要作用。通过ATP依赖的E1 - E2 - E3酶级联反应,将靶蛋白与泛素蛋白连接在一起,靶蛋白印上泛素化的标签,在经历一次又一次标记后,靶蛋白结合更多的泛素蛋白,形成多聚泛素化物,蛋白酶体将靶蛋白复合物识别后降解。

 




参考文献:

[1] 陈麟嵘. 利用PROTACs技术,针对ARNQO1蛋白的抗癌药物研究[D]. 兰州大学, 2021.