AdvancedMGlecture第七章蛋白質(zhì)的降解

第七章蛋白質(zhì)的降解-3黃耿青華中師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院現(xiàn)在是1頁\一共有100頁\編輯于星期日主要內(nèi)容概述1.泛素和泛素化2.26S蛋白酶體3.泛素化的生物學(xué)意義4.類泛素蛋白5.非泛素化的蛋白降解途徑現(xiàn)在是2頁\一共有100頁\編輯于星期日蛋白降解速率肌球蛋白血紅蛋白晶狀體晶體蛋白己糖激酶現(xiàn)在是3頁\一共有100頁\編輯于星期日影響蛋白壽命的因素內(nèi)在穩(wěn)定性(“遺傳編碼序列")固有的生物物理特征外界環(huán)境溫度pH降解活性特異機(jī)制定位相互作用蛋白(partners)現(xiàn)在是4頁\一共有100頁\編輯于星期日蛋白質(zhì)的半衰期與N-端氨基酸殘基的關(guān)系被稱為N末端規(guī)則，既存在于原核生物，也存在于真核生物中。

現(xiàn)在是5頁\一共有100頁\編輯于星期日?成熟蛋白N-端的第一個氨基酸（除已被切除的N端甲硫氨酸之外，但包括翻譯后修飾產(chǎn)物）在蛋白的降解中有著舉足輕重的影響。?當(dāng)某個蛋白質(zhì)的N端是甲硫氨酸、苷氨酸、丙氨酸、絲氨酸、蘇氨酸和纈氨酸時，表現(xiàn)穩(wěn)定。?其N端為賴氨酸、精氨酸時，表現(xiàn)最不穩(wěn)定，平均2-3分鐘就被降解了?，F(xiàn)在是6頁\一共有100頁\編輯于星期日真核細(xì)胞中的兩種蛋白降解途徑Lysosomes(溶酶體參與的蛋白降解途徑)Receptormediatedendocytosis&phagocytosisProteasomes:

forendogenousproteins(蛋白酶復(fù)合體參與的蛋白質(zhì)降解途徑)transcriptionfactorscellcyclecyclinsviruscodedproteinsimproperlyfoldedproteinsdamagedproteins耗能與不耗能的差別現(xiàn)在是7頁\一共有100頁\編輯于星期日Majorpathwaysforubiquitin-dependentproteindegradationineukaryoticcells.MolCellNeurosci49(2012)387–393現(xiàn)在是8頁\一共有100頁\編輯于星期日DeathbyProteases現(xiàn)在是9頁\一共有100頁\編輯于星期日?在大腸桿菌中，許多蛋白質(zhì)的降解是通過一個依賴于ATP的蛋白酶(稱為Lon)來實(shí)現(xiàn)的。?當(dāng)細(xì)胞中存在有錯誤或半衰期很短的蛋白質(zhì)時，該蛋白酶就被激活。?每切除一個肽鍵要消耗兩個分子ATP?，F(xiàn)在是10頁\一共有100頁\編輯于星期日半衰期(Half-life)–蛋白質(zhì)被降解或變性一半時所需要的平均時間(依賴于你所采用的方法)Turnover–蛋白從其合成到降解的時間間隔(Lifespan)穩(wěn)定性(Stability)-Subjectiveproperty一個成熟蛋白在某一條件下的天生具有易于變性的趨勢，為蛋白的固有屬性變性(Denaturation)–一個多肽整個或部分去折疊降解(Degradation)–肽段的蛋白水解泛素化(Ubiquitination)=Ubiquitylation蛋白酶(Protease)=peptidase術(shù)語(Terminology)現(xiàn)在是11頁\一共有100頁\編輯于星期日有些蛋白的半衰期長達(dá)數(shù)年，如結(jié)晶蛋白；有些蛋白的半衰期只有幾分鐘，如一些信號傳遞蛋白。蛋白在穩(wěn)定性方面的差異不是隨機(jī)的，而是一個程序化過程。

在發(fā)現(xiàn)泛素-蛋白酶體系統(tǒng)之前，細(xì)胞中的蛋白質(zhì)降解被認(rèn)為主要依賴于溶酶體?，F(xiàn)在是12頁\一共有100頁\編輯于星期日

2004年諾貝爾化學(xué)獎：阿龍·切哈諾夫(以色列)阿夫拉姆·赫爾什科(以色列)歐文·羅斯(美)

找到了人體細(xì)胞控制和調(diào)節(jié)某種人體蛋白質(zhì)數(shù)量多少的方法。他們發(fā)現(xiàn)人體細(xì)胞通過給無用蛋白質(zhì)“貼標(biāo)簽”的方法，幫助人體將那些被貼上標(biāo)記的蛋白質(zhì)進(jìn)行“廢物處理”，使它們自行破裂、自動消亡。泛素調(diào)控的蛋白質(zhì)降解具有重要的生理意義，它不僅能夠清除錯誤蛋白質(zhì)，對細(xì)胞生長周期、DNA復(fù)制以及染色體結(jié)構(gòu)都有重要的調(diào)控作用，而且對于理解細(xì)胞的許多生理過程和新藥的開發(fā)具有重要的意義。蛋白質(zhì)降解是一個有序的過程?，F(xiàn)在是13頁\一共有100頁\編輯于星期日就目前的進(jìn)展而言，真核細(xì)胞控制蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的主要途徑就是通過泛素(ubiquitin)修飾目標(biāo)蛋白(targetprotein，也稱為底物蛋白substrateprotein)，然后這個被泛素標(biāo)記的蛋白質(zhì)通過一個叫“26S蛋白酶體”的蛋白質(zhì)復(fù)合體降解掉。這種通過泛素化途徑降解的蛋白質(zhì)包括細(xì)胞周期調(diào)節(jié)子、轉(zhuǎn)錄因子和其他重要的蛋白質(zhì)?，F(xiàn)在是14頁\一共有100頁\編輯于星期日1.泛素(Ubiquitin)和泛素化(Ubiquitination)真核蛋白的降解依賴于泛素(Ubiquitin)

76氨基酸殘基高度保守3aminoacidchangesyeasttohuman熱穩(wěn)定(Thermostable)1975年從小牛的胰臟中分離出來現(xiàn)在是15頁\一共有100頁\編輯于星期日UbiquitinAASequenceMQIFVKTLTGKTITLEVEPSDTIENVKAKI

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63現(xiàn)在是16頁\一共有100頁\編輯于星期日真核細(xì)胞依賴于泛素的蛋白降解途徑?1.細(xì)胞內(nèi)即將被降解的蛋白首先在ATP的作用下與泛素相連（需要E1,E2,E3三種酶的參與）2.將該復(fù)合體運(yùn)送到特定的蛋白降解體系“26sproteasome”中直到完全降解3.ubiquitinrecycle在細(xì)胞內(nèi)存在3種重要的酶,即泛素活化酶(ubiquitin-activatingenzyme,簡稱E1)、泛素結(jié)合酶(ubiquitin-conjugatingenzyme,簡稱E2)、泛素蛋白連接酶(ubiquitin-proteinligatingenzyme,簡稱E3)?，F(xiàn)在是17頁\一共有100頁\編輯于星期日現(xiàn)在是18頁\一共有100頁\編輯于星期日Ubiquitination(泛素化)UbiquitinatingenzymesE1,E2,E3-thiolesterbond(硫羥酸酯鍵)Finaltarget-isopeptidebondbetweenalysine(K)residueofthesubstrate(ortheNterminusofthesubstrate)andubiquitin現(xiàn)在是19頁\一共有100頁\編輯于星期日UbiquitinConjugation:

A3StepMechanism現(xiàn)在是20頁\一共有100頁\編輯于星期日26S蛋白酶體降解依賴于泛素的蛋白酶體降解途徑現(xiàn)在是21頁\一共有100頁\編輯于星期日Ubiquitin的第一次激活Ubiquitin被乙?；?；E1激活酶Cys上形成-SH化學(xué)鍵；E1轉(zhuǎn)移Ubq到E2連接酶上.現(xiàn)在是22頁\一共有100頁\編輯于星期日多泛素化(Polyubiquitination)E2連接酶isboundbyE3ligasewhichtransfersUbqtothetargetprotein現(xiàn)在是23頁\一共有100頁\編輯于星期日Whyhavea3-stepubiquitinationprocess?UbiquitinE1(1)E2(12-30)E3(>200?)--HECT-type--RING-type

--PHD-type--U-boxcontaining--N-末端規(guī)則E3連接酶家族現(xiàn)在是24頁\一共有100頁\編輯于星期日不同類型的泛素連接酶E3植物學(xué)報ChineseBulletinofBotany2011,46(6):606–616.兩類現(xiàn)在是25頁\一共有100頁\編輯于星期日1）N－末端規(guī)則E3家族蛋白質(zhì)出現(xiàn)的一些使它被降解的特征叫做降解信號；第一類被發(fā)現(xiàn)的降解信號是蛋白質(zhì)N末端出現(xiàn)變性的氨基酸殘基，這種現(xiàn)象被稱為N末端規(guī)則，識別變性的N末端殘基的E3被稱為N末端規(guī)則E3。此類E3至少有2類底物識別位點(diǎn)：一類是特異性識別N末端精氨酸、賴氨酸和組氨酸殘基（Ⅰ型），另一類識別N末端疏水性殘基，包括丙氨酸、色氨酸、亮氨酸、酪氨酸、異檸檬酸（Ⅱ型）。歸為四類現(xiàn)在是26頁\一共有100頁\編輯于星期日2）HECT家族這個家族的第一個成員是E6AP（E6-associatedprotein），該蛋白為最早發(fā)現(xiàn)的E3連接酶。迄今共發(fā)現(xiàn)了50種人源的HECTE3均包含C端的350個殘基左右的HECT催化結(jié)構(gòu)域和N端的特異性結(jié)構(gòu)域，大體可分為包含WWdomain蛋白(如Nedd4家族蛋白)和缺少WWdomain蛋白(如E6AP)．現(xiàn)在是27頁\一共有100頁\編輯于星期日3）環(huán)指E3家族這是最大的E3家族，包含經(jīng)典的C3H2C3或C3HC4環(huán)指結(jié)構(gòu)域。如Skp/Cullin/F-box(SCF)，目前已獲得結(jié)構(gòu)解析的CRL主要有兩種，一類是Cul1參與的SCF復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)，另一類是Cul4A參與的DCAF/DDB1/Cul4A/RING復(fù)合物的部分晶體結(jié)構(gòu).4）環(huán)指相關(guān)E3家族包括U-box蛋白、PHD（planthomeo-domain）、FYVE蛋白。如TIR1-ASK1復(fù)合物現(xiàn)在是28頁\一共有100頁\編輯于星期日E3連接酶的結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是29頁\一共有100頁\編輯于星期日Cul1-Rbx1-Skp1-Fboxskp2復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)及與E2相互作用的模型DDB1-Cul4A-ROC1泛素連接酶復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)RING-TYPEE3ligase現(xiàn)在是30頁\一共有100頁\編輯于星期日現(xiàn)在是31頁\一共有100頁\編輯于星期日降解相關(guān)信號(degrons)PEST序列(Pro,Glu,Ser,Thr)去泛素化酶類(de-ubiquinatingenzyme,DUB)提供額外的調(diào)節(jié)現(xiàn)在是32頁\一共有100頁\編輯于星期日現(xiàn)在是33頁\一共有100頁\編輯于星期日UbiquitinAASequenceMQIFVKTLTGKTITLEVEPSDTIENVKAKI

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63現(xiàn)在是34頁\一共有100頁\編輯于星期日Differenttypesofubiquitin

chainsJournalofCellScience125(3)539-548現(xiàn)在是35頁\一共有100頁\編輯于星期日Ubiquitin標(biāo)簽的不同類型及功能泛素化介導(dǎo)的非蛋白質(zhì)降解功能。生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展ProgBiochemBiophys2012,39(7):613-621.現(xiàn)在是36頁\一共有100頁\編輯于星期日泛素化的基本過程植物學(xué)報ChineseBulletinofBotany2011,46(6):606–616.現(xiàn)在是37頁\一共有100頁\編輯于星期日UbiquitylationcascadeandsignalingA.Al-Hakimetal./DNARepair9(2010)1229–1240現(xiàn)在是38頁\一共有100頁\編輯于星期日TrendsinCellBiologyJuly2012,Vol.22,No.7CurrenthypotheticalrolesofK63,M1,andK11chainsinNF-kBactivation.現(xiàn)在是39頁\一共有100頁\編輯于星期日現(xiàn)在是40頁\一共有100頁\編輯于星期日2.蛋白酶體(PROTEASOME)蛋白酶體被稱為“垃圾處理廠”,通常一個人體細(xì)胞內(nèi)大約含有30000個蛋白酶體,1979年由Goldberg等人首先分離出來?，F(xiàn)在是41頁\一共有100頁\編輯于星期日概念：蛋白酶體是在真核生物和古菌中普遍存在的，在一些原核生物中也存在的一種巨型蛋白質(zhì)復(fù)合物。在真核生物中，蛋白酶體位于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中。蛋白酶體的主要作用是降解細(xì)胞不需要的或受到損傷的蛋白質(zhì)，這一作用是通過打斷肽鍵的化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。蛋白酶體是細(xì)胞用來調(diào)控特定蛋白質(zhì)和除去錯誤折疊蛋白質(zhì)的主要機(jī)制。現(xiàn)在是42頁\一共有100頁\編輯于星期日蛋白酶體激活因子和泛素依賴、非泛素依賴降解生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展Prog.Biochem.Biophys2011,38(7):593-603.現(xiàn)在是43頁\一共有100頁\編輯于星期日1980’s由AlfredGoldberg&MartinRechsteiner發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)與GroEL伴侶素相似；去折疊和蛋白水解具有更強(qiáng)的特異性Why?蛋白酶體現(xiàn)在是44頁\一共有100頁\編輯于星期日真核生物蛋白酶體26S(200kD)復(fù)合體

20S(73kD)蛋白酶體或多催化蛋白酶復(fù)合物(multicatalyticproteasecomplex,MCP)作為關(guān)鍵的蛋白降解組分19S復(fù)合體含有幾個ATPases和一個泛素鏈結(jié)合位點(diǎn).19S顆粒作為“蓋子”完全的覆蓋在20S蛋白酶體上使底物蛋白去折疊控制底物進(jìn)入20S蛋白酶體激活蛋白水解活性酵母中，7個亞單位中僅僅3個具有蛋白水解活性現(xiàn)在是45頁\一共有100頁\編輯于星期日19S和20S蛋白酶體亞單位的特征現(xiàn)在是46頁\一共有100頁\編輯于星期日現(xiàn)在是47頁\一共有100頁\編輯于星期日真核生物蛋白酶體現(xiàn)在是48頁\一共有100頁\編輯于星期日現(xiàn)在是49頁\一共有100頁\編輯于星期日酵母蛋白酶體的結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是50頁\一共有100頁\編輯于星期日Ubiquitinrecycling現(xiàn)在是51頁\一共有100頁\編輯于星期日首先，E1利用ATP水解釋放的能量活化Ub；然后，通過轉(zhuǎn)?；饔脤⒒罨腢b轉(zhuǎn)移到E2上；最后，在E3協(xié)助下將Ub以48位賴氨酸連接的方式連接到靶蛋白上。連有多聚泛素鏈的蛋白質(zhì)復(fù)合物一旦形成，要么以依賴ATP的方式被26S蛋白酶體識別并降解，要么在去泛素酶(DUBs)的作用下拆除復(fù)合物，釋放Ub和完整的靶蛋白泛素/26S蛋白酶體系統(tǒng)介導(dǎo)的48位賴氨酸連接的泛素鏈標(biāo)記蛋白的降解生命科學(xué)2011,23(1)現(xiàn)在是52頁\一共有100頁\編輯于星期日蛋白的泛素化(ubiquitylation)途徑不僅對其靶蛋白進(jìn)行降解，而且也是一種細(xì)胞核的調(diào)節(jié)事件。最近幾年,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了泛素化與染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，多種信號途徑以及轉(zhuǎn)錄控制等眾多細(xì)胞程序相互滲透。Ub-proteasomesystem是參與控制轉(zhuǎn)錄機(jī)器(RNAPOlII復(fù)合體)各組分的分布，含量以及其活性的重要調(diào)控者——與轉(zhuǎn)錄復(fù)合體的降解有關(guān)。ThelifeofaproteinTranscriptionProteolysis3.

依賴于泛素化降解途徑的重要意義現(xiàn)在是53頁\一共有100頁\編輯于星期日1)泛素和染色質(zhì)組蛋白的泛素化組蛋白H2A和H2B泛素化-oneofthefirstrecognizedmarkersoftrxactivechromatintrx：transcriptionThefirstubiquitylatedproteintobedescribedwashistoneH2AubiquitylatedformsofhistonesH2AandH2BwereassociatedspecificallywithactivelytranscribedgenesLateralsoH1andH3reportedtobeubiquitylated現(xiàn)在是54頁\一共有100頁\編輯于星期日泛素化和組蛋白密碼染色質(zhì)的泛素化

Theubiquitin(Ub)-conjugatingenzymeRad6ubiquitylatesK123inthecoreofhistoneH2B.Thismodificationpromotesthemethylationofanotherhistone,H3,attwopositions,K4andK79.Thesemodifications,inturn,arerequiredfortelomeric-genesilencing.TAFII250(TFIIDcomponent)canubiquitylatethelinkerhistoneH1;mightrelatetotheroleofthisTAFintranscriptionalactivation.泛素化=組蛋白密碼的重要組分Mechanism?DirectstructuralrolebylooseningchromatinstructureOras”tag”recognizedbyproteinssuchastheproteasomeorHDAC6現(xiàn)在是55頁\一共有100頁\編輯于星期日2)泛素化對RNAPII的調(diào)控DNAdamage-useofRNAPIItodirectrepairtoactivegenesRegulationoftrx-coupledrepair(TCR)byubiquitylationofRNApolymeraseII.

Transcription-coupledrepair(TCR)isthemechanismthroughwhichmutationsinactivelytranscribedgenesarepreferentiallyrepaired.ElongatingRNAPII,withauniquepatternofCTDphosphorylation,encountersadamagedDNAsegment.HerethestalledpolymeraserecruitstheUb-ligaseRsp5,whichinturnubiquitylatesthelargestsubunitofpolII.Ubiquitylationisfollowedbytheproteasomaldestructionofatleastonesubunitofpolymerase,recruitmentoftherepairmachineryandrestorationofDNAintegrity.Rsp5isalsoaco-activatorforthesteroidhormonereceptors?現(xiàn)在是56頁\一共有100頁\編輯于星期日3)泛素化對轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)節(jié)三種策略--ControllingthelocalizationoftheTF--ControllingtheactivityoftheTF--ControllingtheabundanceoftheTF現(xiàn)在是57頁\一共有100頁\編輯于星期日泛素化對轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控-3種策略和3種模型A

Regulatinglocation.

AswithNFkB,theTFcanbemaintainedoutsidethenucleusbyinteractionswithaninhibitor(IkB)thatisdestroyedbytheUb–proteasomesystem.AnotherUb-familymemberSUMO(S)candirectlyconjugatetoactivatorsandsequester(扣押，阻礙)themintonuclearbodies.B

Regulatingactivity.Ubiquitylationcanregulatetheassociationofactivatorswithco-activatorproteinseitherdirectly,byblockingtheassociationofanactivatorwithitsessentialcofactor,orindirectly,byfacilitatingtheexchangeofcofactorswithanactivator.現(xiàn)在是58頁\一共有100頁\編輯于星期日Thecanonicalnuclearfactor-kappaB(NF-kB)activationpathway.TrendsinCellBiologyJuly2012,Vol.22,No.7現(xiàn)在是59頁\一共有100頁\編輯于星期日CDestroyingTFswhennotneeded

-shuttingoffproteolysisthengivesarapidresponseBeta-連環(huán)素(catenin)andwnt-signallingPhosphorylationubiquitylationDegradationSignallingInactivationofGSKbStabilizationofb-cateninRapidAccumulationTothenucleus現(xiàn)在是60頁\一共有100頁\編輯于星期日RegulatingTFabundance-model1RegulatingabundanceI-constitutiveturnover.Bymaintaininganactivatorinaconstitutivelyunstableform,cellsareprimedforatranscriptionalresponsewhenappropriate.Inthismodel,asignalfromoutsidethenucleusleadstoatransientstabilizationoftheactivator,whichelicitsarapidinductionoftargetgenes.Examplesp53-laterlectureWnt-signalling現(xiàn)在是61頁\一共有100頁\編輯于星期日RegulatingTFabundance-model2RegulatingabundanceII-trx-coupleddestructionInthismodel,activatorsaredestroyedduringtheactoftranscriptionalactivationasawayoflimitinguncontrolledactivationbyanyoneDNA-boundtranscriptionfactor.NatureReviewsMolecularCellBiology2003，4:192-201現(xiàn)在是62頁\一共有100頁\編輯于星期日Link:trxactivationdegradationTFsoftenunstableTADoverlapscloselywithdegronsDegron=domainthatsignalsubiquitinationMycandmanyothersStrongactivators=rapidlydegradedWeakactivators=morestableQ-rich,N-richMutantTADswithactivationlost=stabilizedLink:activation-degradationTAD≈degronStrongTAD=highlyunstableTrxActivationDomain(TADs)現(xiàn)在是63頁\一共有100頁\編輯于星期日TADsanddegronsoverlapMarkinganddestroyingactiveTFsarepartofintotheactivationprocessitself.AfunctionalrelationshipbetweenTrxActivationDomain(TADs)anddegradationsignals(DEGRONS).Thetranscriptionalactivationdomains(TADs)anddegradationsignals(degrons)overlapin19unstabletranscriptionfactorsNatureReviewsMolecularCellBiology2003，4:192-201現(xiàn)在是64頁\一共有100頁\編輯于星期日Transcriptionalactivation

-riskybusiness?EvidenceindicatesthatmarkinganddestroyingactiveTFsarepartofintotheactivationprocessitself.Kamikazeactivators現(xiàn)在是65頁\一共有100頁\編輯于星期日Srb10(Cdk8)alsotargetsactivator(Gcn4p)sentencing（宣判）itfordestructionUbiquitinatedDegradedCTD現(xiàn)在是66頁\一共有100頁\編輯于星期日Gcn4=targetedbySrb10,onthewaytodestructionGcn4isphosphorylatedbySrb10Phospho-Gcn4pisrecognizedbyUb-ligasecomplexSCFCdc4WD40repeatsmediatessubstraterecognitionUbiquitinylationofGcn4p現(xiàn)在是67頁\一共有100頁\編輯于星期日現(xiàn)在是68頁\一共有100頁\編輯于星期日A”blackwidow”model-3WhyshouldSrb10destroytheactivator?=ActivatorsaredestroyedasadirectconsequenceofrecruitingthebasaltrxmachinerytoapromoterBasaltrxmachinerycanmarktheactivatorsithasencountered,sentencingthemtoanearlydeath現(xiàn)在是69頁\一共有100頁\編輯于星期日4)細(xì)胞周期進(jìn)程中泛素化降解途徑的調(diào)節(jié)現(xiàn)在是70頁\一共有100頁\編輯于星期日研究蛋白是否通過泛素途徑降解？MG132MG132是強(qiáng)效的,可逆的，細(xì)胞通透性的蛋白酶體抑制劑。

現(xiàn)在是71頁\一共有100頁\編輯于星期日4.Ubiquitin-likeProteins現(xiàn)在是72頁\一共有100頁\編輯于星期日SUMOandUbiquitin

AlignmentsofubiquitinandSUMO-1indicateonly18%identicalinaminoacidsequenceThesetwotypesproteinshaveremarkablysimilarsecondaryandtertiarystructuresUnliketheubiquitinsystem,whichprimarilytargetssubstrateproteinstotheproteasome,SUMO-1conjugation

has

diversecellularfunctions

現(xiàn)在是73頁\一共有100頁\編輯于星期日SUMO

(SmallUbiquitin-likeModifier)HumanSUMO1:101aa;11.6kDkD;PDB1A5R現(xiàn)在是74頁\一共有100頁\編輯于星期日SUMOylationSUMO=smallubiquitinrelatedmodifier(1996)Ubl(ubiquitin-likeprotein)-specificproteases(Ulp)inyeastandSentrin-specificproteases(SENP)inmammals現(xiàn)在是75頁\一共有100頁\編輯于星期日SUMO-1(smallubiquitin-relatedmodifier)peptideof101residues/maturepolypeptide98residuesfunction≠ubiquitinNOTtaggedfordegradationRatherstabilizedor”targeted”tosub-nuclearstructuresWhatisSUMO-1?現(xiàn)在是76頁\一共有100頁\編輯于星期日SmallUbiquitinMOdifierLink:isopeptidebondbetweentheC-terminalGlycineofSUMOandthee-aminogroupofalysineresidueinthetargetprotein.Structurecharacteristicubiquitin-fold+uniqueunstructuredN-terminalextensionofupto22residues-possibleproteininteractionsite?GGXKETheSUMO-1protein現(xiàn)在是77頁\一共有100頁\編輯于星期日Unlikeubiquitinmodificationwhichtargetsproteinsfordegradation,SUMOylation1.increasesaprotein'slifetime.2.changeaprotein'slocationinthecell

SUMOmodificationofproteinshasmanyfunctions.Amongthemostfrequentandbeststudiedareproteinstability,nuclear-cytosolictransport,transcriptionalregulation(mostlytranscriptionalrepression).

–SUMO-1&SUMO-2/3SUMO(SmallUbiquitin-likeModifier)現(xiàn)在是78頁\一共有100頁\編輯于星期日LargelynucleartargetproteinsNLS+KxEAshortpeptidethatcontainstheKxEmotifandaNLSsuffices(足夠)

toproduceaSUMOconjugateinvivo.MutatedNLSabolishSumoylationSP100,HDAC4,MDM2Manynucleartargets現(xiàn)在是79頁\一共有100頁\編輯于星期日Sumoylation-functionalroles Antagonizing(拮抗)othermodificationsSUMOmodificationofIkBastabilizesthisNF-kBinhibitorbyblockingubiquitylationatthesameacceptorsite.ConfernewinteractionsConformationalchangeNewinteractionsurface–enhanceorinhibitinteractionsAlteringthesubcellularlocalizationoftheproteinSumoylationcausestherelocalizationofthenuclearimportfactorRanGAP1fromthecytoplasmtothenuclearporecomplex(NPC).ManyTrxfactorsassociatedwithPMLnuclearbodies現(xiàn)在是80頁\一共有100頁\編輯于星期日ExamplesofSUMOfunction現(xiàn)在是81頁\一共有100頁\編輯于星期日Sumoylation-consequences現(xiàn)在是82頁\一共有100頁\編輯于星期日Sumoylation–co-repressorrecruitmentSumoylatedTFpromotesbindingofco-repressor.現(xiàn)在是83頁\一共有100頁\編輯于星期日NPCpassageAsubstratethatcontainsaNLSmightbesumoylatedatthenuclearporebytheE3ligaseactivityofRanBP2,afterwhichitmightbede-modified

byaUlp1-typeSUMOproteasethatresidesatthenucleoplasmicfaceofthenuclearporecomplex(NPC),

orbyaUlp2-type,nucleoplasmicprotease.NucleardynamicmodificationOnceinsidethenucleus,substratesmightundergoSUMOmodificationthatismediatedbyPIASorPc2E3ligases.

Sumoylationandnuclearimport現(xiàn)在是84頁\一共有100頁\編輯于星期日PMLandPMLnuclearbodies-SUMOrequiredZhongetal.(2000)NatureCellBiol.2:E85-E90現(xiàn)在是85頁\一共有100頁\編輯于星期日現(xiàn)在是86頁\一共有100頁\編輯于星期日5.Ubiquitinmediatesdegradationformanybutnotallproteins現(xiàn)在是87頁\一共有100頁\編輯于星期日現(xiàn)在是88頁\一共有100頁\編輯于星期日ProteinDegradationatLysosome現(xiàn)在是89頁\一共有100頁\編輯于星期日BacterialproteasomesdonotrequireubiquitinT.acidophilum(嗜酸菌)20Sproteaso