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)院目前一頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)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目前二頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)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目前三頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)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)目前四頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)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。

目前五頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)?成熟蛋白N-端的第一個(gè)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(gè)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(shí)，表現(xiàn)穩(wěn)定。?其N端為賴氨酸、精氨酸時(shí)，表現(xiàn)最不穩(wěn)定，平均2-3分鐘就被降解了。目前六頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)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目前七頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)Majorpathwaysforubiquitin-dependentproteindegradationineukaryoticcells.MolCellNeurosci49(2012)387–393目前八頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)DeathbyProteases目前九頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)?在大腸桿菌中，許多蛋白質(zhì)的降解是通過一個(gè)依賴于ATP的蛋白酶(稱為L(zhǎng)on)來實(shí)現(xiàn)的。?當(dāng)細(xì)胞中存在有錯(cuò)誤或半衰期很短的蛋白質(zhì)時(shí)，該蛋白酶就被激活。?每切除一個(gè)肽鍵要消耗兩個(gè)分子ATP。目前十頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)半衰期(Half-life)–蛋白質(zhì)被降解或變性一半時(shí)所需要的平均時(shí)間(依賴于你所采用的方法)Turnover–蛋白從其合成到降解的時(shí)間間隔(Lifespan)穩(wěn)定性(Stability)-Subjectiveproperty一個(gè)成熟蛋白在某一條件下的天生具有易于變性的趨勢(shì)，為蛋白的固有屬性變性(Denaturation)–一個(gè)多肽整個(gè)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)目前十一頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)有些蛋白的半衰期長(zhǎng)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(hào)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(gè)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。目前十二頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)

2004年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)：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(dòng)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(cuò)誤蛋白質(zhì)，對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)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(duì)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(gè)有序的過程。目前十三頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)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(gè)被泛素標(biāo)記的蛋白質(zhì)通過一個(gè)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)。目前十四頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)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目前十五頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)UbiquitinAASequenceMQIFVKTLTGKTITLEVEPSDTIENVKAKI

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63目前十六頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)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(jiǎn)稱E1)、泛素結(jié)合酶(ubiquitin-conjugatingenzyme,簡(jiǎn)稱E2)、泛素蛋白連接酶(ubiquitin-proteinligatingenzyme,簡(jiǎn)稱E3)。目前十七頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)目前十八頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)Ubiquitination(泛素化)UbiquitinatingenzymesE1,E2,E3-thiolesterbond(硫羥酸酯鍵)Finaltarget-isopeptidebondbetweenalysine(K)residueofthesubstrate(ortheNterminusofthesubstrate)andubiquitin目前十九頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)UbiquitinConjugation:

A3StepMechanism目前二十頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)26S蛋白酶體降解依賴于泛素的蛋白酶體降解途徑目前二十一頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)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.目前二十二頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)多泛素化(Polyubiquitination)E2連接酶isboundbyE3ligasewhichtransfersUbqtothetargetprotein目前二十三頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)Whyhavea3-stepubiquitinationprocess?UbiquitinE1(1)E2(12-30)E3(>200?)--HECT-type--RING-type

--PHD-type--U-boxcontaining--N-末端規(guī)則E3連接酶家族目前二十四頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)不同類型的泛素連接酶E3植物學(xué)報(bào)ChineseBulletinofBotany2011,46(6):606–616.兩類目前二十五頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)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(hào)；第一類被發(fā)現(xiàn)的降解信號(hào)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(shí)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(shí)別位點(diǎn)：一類是特異性識(shí)別N末端精氨酸、賴氨酸和組氨酸殘基（Ⅰ型），另一類識(shí)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）。歸為四類目前二十六頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)2）HECT家族這個(gè)家族的第一個(gè)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(gè)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)．目前二十七頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)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)合物目前二十八頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)E3連接酶的結(jié)構(gòu)目前二十九頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)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目前三十頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)目前三十一頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)降解相關(guān)信號(hào)(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)目前三十二頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)目前三十三頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)UbiquitinAASequenceMQIFVKTLTGKTITLEVEPSDTIENVKAKI

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63目前三十四頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)Differenttypesofubiquitin

chainsJournalofCellScience125(3)539-548目前三十五頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)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.目前三十六頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)泛素化的基本過程植物學(xué)報(bào)ChineseBulletinofBotany2011,46(6):606–616.目前三十七頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)UbiquitylationcascadeandsignalingA.Al-Hakimetal./DNARepair9(2010)1229–1240目前三十八頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)TrendsinCellBiologyJuly2012,Vol.22,No.7CurrenthypotheticalrolesofK63,M1,andK11chainsinNF-kBactivation.目前三十九頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)目前四十頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)2.蛋白酶體(PROTEASOME)蛋白酶體被稱為“垃圾處理廠”,通常一個(gè)人體細(xì)胞內(nèi)大約含有30000個(gè)蛋白酶體,1979年由Goldberg等人首先分離出來。目前四十一頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)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(cuò)誤折疊蛋白質(zhì)的主要機(jī)制。目前四十二頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)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.目前四十三頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)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?蛋白酶體目前四十四頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)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(gè)ATPases和一個(gè)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(gè)亞單位中僅僅3個(gè)具有蛋白水解活性目前四十五頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)19S和20S蛋白酶體亞單位的特征目前四十六頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)目前四十七頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)真核生物蛋白酶體目前四十八頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)目前四十九頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)酵母蛋白酶體的結(jié)構(gòu)目前五十頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)Ubiquitinrecycling目前五十一頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)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(shí)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)目前五十二頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)蛋白的泛素化(ubiquitylation)途徑不僅對(duì)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(hào)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目前五十三頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)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目前五十四頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)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目前五十五頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)2)泛素化對(duì)RNAPII的調(diào)控DNAdamage-useofRNAPIItodirectrepairtoactivegenesRegulationoftrx-coupledrepair(TCR)byubiquitylationofRNApolymeraseII.

Transcription-coupledrepair(TCR)isthemechanismthroughwhichmutationsinactivelytranscribedgenesarepreferentiallyrepaired.ElongatingRNAPII,withauniquepatternofCTDphosphorylation,encountersadamagedDNAsegment.HerethestalledpolymeraserecruitstheUb-ligaseRsp5,whichinturnubiquitylatesthelargestsubunitofpolII.Ubiquitylationisfollowedbytheproteasomaldestructionofatleastonesubunitofpolymerase,recruitmentoftherepairmachineryandrestorationofDNAintegrity.Rsp5isalsoaco-activatorforthesteroidhormonereceptors?目前五十六頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)3)泛素化對(duì)轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)節(jié)三種策略--ControllingthelocalizationoftheTF--ControllingtheactivityoftheTF--ControllingtheabundanceoftheTF目前五十七頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)泛素化對(duì)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.目前五十八頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)Thecanonicalnuclearfactor-kappaB(NF-kB)activationpathway.TrendsinCellBiologyJuly2012,Vol.22,No.7目前五十九頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)CDestroyingTFswhennotneeded

-shuttingoffproteolysisthengivesarapidresponseBeta-連環(huán)素(catenin)andwnt-signallingPhosphorylationubiquitylationDegradationSignallingInactivationofGSKbStabilizationofb-cateninRapidAccumulationTothenucleus目前六十頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)RegulatingTFabundance-model1RegulatingabundanceI-constitutiveturnover.Bymaintaininganactivatorinaconstitutivelyunstableform,cellsareprimedforatranscriptionalresponsewhenappropriate.Inthismodel,asignalfromoutsidethenucleusleadstoatransientstabilizationoftheactivator,whichelicitsarapidinductionoftargetgenes.Examplesp53-laterlectureWnt-signalling目前六十一頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)RegulatingTFabundance-model2RegulatingabundanceII-trx-coupleddestructionInthismodel,activatorsaredestroyedduringtheactoftranscriptionalactivationasawayoflimitinguncontrolledactivationbyanyoneDNA-boundtranscriptionfactor.NatureReviewsMolecularCellBiology2003，4:192-201目前六十二頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)Link:trxactivationdegradationTFsoftenunstableTADoverlapscloselywithdegronsDegron=domainthatsignalsubiquitinationMycandmanyothersStrongactivators=rapidlydegradedWeakactivators=morestableQ-rich,N-richMutantTADswithactivationlost=stabilizedLink:activation-degradationTAD≈degronStrongTAD=highlyunstableTrxActivationDomain(TADs)目前六十三頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)TADsanddegronsoverlapMarkinganddestroyingactiveTFsarepartofintotheactivationprocessitself.AfunctionalrelationshipbetweenTrxActivationDomain(TADs)anddegradationsignals(DEGRONS).Thetranscriptionalactivationdomains(TADs)anddegradationsignals(degrons)overlapin19unstabletranscriptionfactorsNatureReviewsMolecularCellBiology2003，4:192-201目前六十四頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)Transcriptionalactivation

-riskybusiness?EvidenceindicatesthatmarkinganddestroyingactiveTFsarepartofintotheactivationprocessitself.Kamikazeactivators目前六十五頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)Srb10(Cdk8)alsotargetsactivator(Gcn4p)sentencing（宣判）itfordestructionUbiquitinatedDegradedCTD目前六十六頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)Gcn4=targetedbySrb10,onthewaytodestructionGcn4isphosphorylatedbySrb10Phospho-Gcn4pisrecognizedbyUb-ligasecomplexSCFCdc4WD40repeatsmediatessubstraterecognitionUbiquitinylationofGcn4p目前六十七頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)目前六十八頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)A”blackwidow”model-3WhyshouldSrb10destroytheactivator?=ActivatorsaredestroyedasadirectconsequenceofrecruitingthebasaltrxmachinerytoapromoterBasaltrxmachinerycanmarktheactivatorsithasencountered,sentencingthemtoanearlydeath目前六十九頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)4)細(xì)胞周期進(jìn)程中泛素化降解途徑的調(diào)節(jié)目前七十頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)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。

目前七十一頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)4.Ubiquitin-likeProteins目前七十二頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)SUMOandUbiquitin

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

has

diversecellularfunctions

目前七十三頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)SUMO

(SmallUbiquitin-likeModifier)HumanSUMO1:101aa;11.6kDkD;PDB1A5R目前七十四頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)SUMOylationSUMO=smallubiquitinrelatedmodifier(1996)Ubl(ubiquitin-likeprotein)-specificproteases(Ulp)inyeastandSentrin-specificproteases(SENP)inmammals目前七十五頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)SUMO-1(smallubiquitin-relatedmodifier)peptideof101residues/maturepolypeptide98residuesfunction≠ubiquitinNOTtaggedfordegradationRatherstabilizedor”targeted”tosub-nuclearstructuresWhatisSUMO-1?目前七十六頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)SmallUbiquitinMOdifierLink:isopeptidebondbetweentheC-terminalGlycineofSUMOandthee-aminogroupofalysineresidueinthetargetprotein.Structurecharacteristicubiquitin-fold+uniqueunstructuredN-terminalextensionofupto22residues-possibleproteininteractionsite?GGXKETheSUMO-1protein目前七十七頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)Unlikeubiquitinmodificationwhichtargetsproteinsfordegradation,SUMOylation1.increasesaprotein'slifetime.2.changeaprotein'slocationinthecell

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

–SUMO-1&SUMO-2/3SUMO(SmallUbiquitin-likeModifier)目前七十八頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)LargelynucleartargetproteinsNLS+KxEAshortpeptidethatcontainstheKxEmotifandaNLSsuffices(足夠)

toproduceaSUMOconjugateinvivo.MutatedNLSabolishSumoylationSP100,HDAC4,MDM2Manynucleartargets目前七十九頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)Sumoylation-functionalroles Antagonizing(拮抗)othermodificationsSUMOmodificationofIkBastabilizesthisNF-kBinhibitorbyblockingubiquitylationatthesameacceptorsite.ConfernewinteractionsConformationalchangeNewinteractionsurface–enhanceorinhibitinteractionsAlteringthesubcellularlocalizationoftheproteinSumoylationcausestherelocalizationofthenuclearimportfactorRanGAP1fromthecytoplasmtothenuclearporecomplex(NPC).ManyTrxfactorsassociatedwithPMLnuclearbodies目前八十頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)ExamplesofSUMOfunction目前八十一頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)Sumoylation-consequences目前八十二頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)Sumoylation–co-repressorrecruitmentSumoylatedTFpromotesbindingofco-repressor.目前八十三頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)NPCpassageAsubstratethatcontainsaNLSmightbesumoylatedatthenuclearporebytheE3ligaseactivityofRanBP2,afterwhichitmightbede-modified

byaUlp1-typeSUMOproteasethatresidesatthenucleoplasmicfaceofthenuclearporecomplex(NPC),

orbyaUlp2-type,nucleoplasmicprotease.NucleardynamicmodificationOnceinsidethenucleus,substratesmightundergoSUMOmodificationthatismediatedbyPIASorPc2E3ligases.Sumoylationandnuclearimport目前八十四頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)PMLandPMLnuclearbodies-SUMOrequiredZhongetal.(2000)NatureCellBiol.2:E85-E90目前八十五頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)目前八十六頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)5.Ubiquitinmediatesdegradationformanybutnotallproteins目前八十七頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)目前八十八頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)ProteinDegradationatLysosome目前八十九頁\總數(shù)一百頁\編于九點(diǎn)BacterialproteasomesdonotrequireubiquitinT.acidophilum(嗜酸菌)20Sprot