泛素化具体过程:
• 一个Ub经ATP供能激活后加到E1。
• 随后E1与E2结合,将Ub通过转酰基作用传递给E2,形成硫酯键。
• E2与E3结合,E3与底物结合,此时Ub与底物的空间距离较近。
• E2将Ub传递到底物上,形成同型多聚泛素化修饰,或异型多聚泛素化修饰,或多位点单泛素化,也可以只加一个泛素。
•K48泛素化后的蛋白可以被26S蛋白酶体识别并降解(UPS),不同位点泛素化的蛋白有不同的功能,可调控各信号通路。
泛素应激:
人体内的泛素在合成与降解之中,聚泛素链形成与拆解之中处于一种动态平衡。
泛素减少:减数分裂缺陷、组织生长缺陷、增值缺陷、扰乱造血系统、神经退化和代谢紊乱、细胞分化异常、改变药物应答
泛素增加:改变基因表达、延迟衰老、热激的应答方式、促细胞增值和应答耐受、维持肿瘤细胞特性、改变蛋白酶体构成、激活自噬
N端规则:
若蛋白的N端氨基酸疏水带正电,则易被泛素化降解掉。
*「由于N端第一个氨基酸都是甲硫氨酸MET,通常会被酶切掉,所以N端规则是从第二个氨基酸开始算的。」
>末端是精氨酸Arg,R或赖氨酸Lys,K,寿命很短
>末端是天冬氨酸Asp,D或谷氨酸Glu,E--精氨酸与tRNA结合,在ATE1的作用下,Arg转移到Asp与Glu上,最终被降解
>末端是天冬酰胺Asn,N或谷氨酰胺Gln,Q--Asn与Gln通过转氨基作用转变为Asp与Glu,随后发生如上变化,最终被降解
>末端是半胱氨酸Cys,C--精氨酸会生成NO使Cys的巯基氧化,随后在ATE1的作用下,Arg从tRNA转移到Cys上,最终被降解
<末端是缬氨酸Val,V或甲硫氨酸Met,M,寿命较长
泛素密码:
Coding:
「为protein加上泛素化修饰过程」
Ub对底物的编码由E2,E3介导,可分为Hug模式与Kiss模式。
• Hug:(RING)E3结合了E2也结合了底物,此时E2所携带的Ub与底物的空间的距离较近,E3充当脚手架功能将连在E2上的Ub直接传递到底物上,期间不接触Ub
• Kiss:(HECT、RBR)E2先将Ub传递到E3的特殊位点,与E3的Cys形成硫酯键,E3再将Ub传递给底物,即期间E3与Ub发生了接触
泛素链不同的连接方式相当于不同的编码方式,以K48相连的泛素链通常介导蛋白酶体降解;M1与NF-kB途径多聚信号复合物组装有关;S65磷酸化可介导自噬去除受损的线粒体;K6介导DNA修复;K63介导自噬与DNA修复
Edition:
泛素编码过程中也会对其进行编辑,主要通过DUB(去泛素化酶)以及PTM(翻译后修饰)的方式。
例如在线粒体受损后,膜电势降低,PINK1位于去极化的线粒体外膜,磷酸化Ub的S65,并募集Parkin至线粒体,Parkin是含RING结构域的E3连接酶,与S65磷酸化的Ub结合后激活,促使线粒体的多种外膜蛋白发生泛素化,自噬系统接头蛋白与泛素化蛋白结合,介导损伤的线粒体发生自噬。
Decoding:
下游蛋白的UBD(泛素结合结构域)作为decoder,识别并结合mono-Ub中的44位异亮氨酸(周围一部分疏水残基形成一小块patch),从而实行相应的下游功能
>增强蛋白酶体的降解
>作为一种脚手架介导下游信号通路
>介导内吞作用
泛素相关疾病
>E3相关疾病
•UBE3A编码的一种泛素连接酶,它显著催化ALDH1A的泛素化,而ALDH1A催化视黄酸视黄酸是体内调控细胞分化和组织形成的关键分子,因此UBE3A的失调致使与记忆认知等高级精神系统功能疾病,UBE3A缺失会导致Angelman综合征,UBE3A过表达会导致自闭症。
•UBR1:Johanson-Blizzard综合征
•BRCA1:它的突变与乳腺癌密切相关
>去泛素化疾病
•帕金森
>免疫蛋白酶体疾病
•Nakajo-Nishimura综合征
>构象聚集疾病
•多谷氨酰胺病
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