组蛋白的泛素化和去泛素化修饰.pdfVIP

细胞生物学杂志 Chinese Journal of Cell Biology 2007, 29: 51-55 组蛋白的泛素化与去泛素化修饰 宋春雷　刘红林* (南京农业大学动物科技学院,南京210095) 摘要　　泛素在真核生物体内广泛存在,泛素化修饰是转录后的修饰方式之一;组蛋白是染 色质的主要成分之一,与基因的表达有密切关系。组蛋白的泛素化修饰与经典的蛋白质的泛素调 节途径不同,不会导致蛋白质的降解,但是能够招募核小体到染色体、参与X染色体的失活、影 响组蛋白的甲基化和基因的转录。组蛋白的去泛素化修饰同样与染色质的结构及基因表达密切相 关。组蛋白的泛素化和磷酸化、乙酰化、甲基化修饰之间还存在协同和级联效应。 关键词　　泛素;组蛋白;泛素化;去泛素化 蛋白质在生命过程如细胞信息传递、物质代 泛素化可能影响底物局部的三维空间结构。蛋白质 谢、机体防御等方面发挥着重要的作用,人们对泛 的单泛素化修饰是可逆转的、非蛋白质水解的调控, 素-蛋白酶体途径介导的蛋白质的降解机制也已经基 可以调控如内吞作用、组蛋白的活性、DNA修复 [5,6] 本清楚。但近年来发现有些蛋白质(例如组蛋白)在 等过程 。真核细胞中泛素化修饰后的靶蛋白可能 被泛素化修饰后并不能使蛋白质降解。本文仅就组 被降解﹑可能被转移到细胞内或细胞外的特定部位, 蛋白的泛素化、去泛素化以及与乙酰化、甲基化磷 也有可能导致靶蛋白的功能发生变化,这主要取决于 酸化之间的关系作一简单介绍。 靶蛋白所加的泛素链的结构,以及泛素链的长短。 1 泛素及经典的泛素化调节途径 2 泛素化调节途径相关的酶 [7] 泛素(ubiquitin, Ub)是高度保守的、含76个氨 泛素化调节途径共有三类酶催化 :泛素激活酶 基酸的蛋白质,分子量为8.5 kDa,在真核生物体内广 泛素接合酶 泛存在。泛素分子氨基端1~72位点的氨基酸残基形 conjugating enzyme, E2),泛素-蛋白质连接酶 成一个紧密折叠的球状结构,紧靠羧基端的4个氨基 protein ligase, E3)。首先,由泛素激活酶催化,泛素 [1] 酸残基是随机盘绕的 。 的羧基末端与泛素激活酶的半胱氨酸激活位点以巯 蛋白质的泛素化修饰就是蛋白质的赖氨酸残基 酯键(thiol ester bond)结合,此过程需要消耗ATP。 位点与泛素分子的羧基末端相互结合的过程。由于 第二步,泛素被转运到泛素接合酶的半胱氨酸残基,也 泛素分子本身有7个赖氨酸残基位点,并且泛素本身 是以巯酯键的形式接合;接合酶共有超过20个这样 的赖氨酸残基也可以与泛素分子相互结合,因此底物 的半胱氨酸残基激活位点。最后,在泛素连接酶的 蛋白的一个赖氨酸残基可能结合多个泛素分子,这样 作用下,通过泛素的羧基末端与底物蛋白的赖氨酸- 就形成了蛋白质的多泛素化修饰。蛋白质的多泛素 氨基基团之间形成肽键(isopeptide)而将泛素转移到底 化链中,泛素羧基末端76位点的甘氨酸残基通常与 物蛋白上。E3对靶蛋白的特异性识别在泛素调节路 前一个泛素分子的48、63、29或11位点的赖氨酸 径中起决定作用。多聚泛素化需要以上三种酶的共 [2~4] 残基结合 。48位点的赖氨酸残基表面有连续的 同作用,而单泛素化一般仅需要前两种酶。迄今为止, 疏水片段,这个片断是结合蛋白水解酶所必须的,也 发现并且鉴定的E3主要有两大类: HECT 是底物被泛素化修饰后降解所必须的。当泛素的赖 结构域家族和RING 氨酸残基连接4个或者超过4个泛素标签时,则底物 (really inte