泛素介导蛋白质降解——2004年诺贝尔化学奖.pdfVIP

维普资讯 22 生 物 学 通 报 2004年第39卷第 l1期 泛素介导的蛋白质降解 — — 2OO4年诺贝尔化学奖 郭晓强 (解放军白求恩军医学院 河北石家庄 050081) 摘要 2004年诺贝尔化学奖授予了在蛋白质降解方面做 出卓越贡献的3位科学家，他们的研究使 我们更加深刻理解了细胞 内通过将蛋 白质泛素化后而将其降解的过程，以保证 了细胞 内蛋 白质的质量 和数量平衡，3位科学家的工作对于理解细胞的许 多生理过程和新药的开发具有重要的意义。 关键词 诺 贝尔奖 蛋 白质降解 泛素 蛋 白质是一种非常重要的生命大分子 ，在生命过 而只有将两部分混合才能启动 ATP依赖的蛋 白质降 程中发挥着重要的作用 ，如在物质代谢 、机体防御 、血 解过程。1978年他们报道启动蛋白质降解的活性成 液凝固、细胞信息传递等方面。对蛋白质的研究一直 分，这是一种对热 比较稳定 、分子量仅 9000的小肽， 是生命科学领域的一项重要任务 ，至今已产生多次诺 将其命名为部分 l的活性组分 APF—l(activeprinciple 贝尔奖，2004年两位 以色列科学家阿龙 ·切哈诺沃、阿 infraction1)，后来证实APF一1就是以前发现的泛素。 夫拉姆 ·赫什科和一位美国科学家欧文 ·罗斯 “由于发 泛素是在 1975年从小牛 的胰脏 中分离得到的 1 现了泛素介导的蛋白质降解”而获得了诺贝尔化学 个含有 76个氨基酸的小肽，随后被发现存在于大量不 奖 。 同的组织和有机体 (但至今未在细菌中发现)中，因此 1 问题 的提 出 命名为泛素 (ubiquitin，来 自于拉丁文 ubique，意思为 蛋 白质在体 内有一个平衡的过程 ，以保证生理过 “处处”)以说明其广泛存在。开始认为泛素参与了白 程的顺利进行 ，对于蛋白质的生成已取得一系列成 细胞的成熟，而蛋白质的降解研究赋予了它更多的功 功 ，但对于蛋白质的降解却理解较少。科学家已经知 能。 道生命体对外源蛋白质的消化利用过程 ，是 由特定的 1980年，切哈诺沃和赫什科研究小组和罗斯研究 蛋 白酶如胰蛋 白酶来完成，这些酶可 以将食物 中的蛋 小组分别报道了 自己的研究结果。他们发现 APF一1 白质分解为氨基酸 以供机体利用，细胞 内也存在着溶 (即泛素)可以以共价键与蛋白质结合 ，而且一种蛋 白 酶体可 以分解蛋 白质 ，但是这个过程不需要能量 而 质可 以和多个APF一1分子结合，后来将这种现象称为 在 20世纪 50年代科学家发现 ，细胞 内也可 以分解 自 多泛素化 (p0lyubiquitinati0n)，蛋 白质的多泛素化是启 身产生的蛋 白质，但这个过程需要能量 (主要 以ATP 动蛋白质降解的信号。 的形式)。细胞消化外源蛋白不需要能量．而降解 自身 2．2 相关酶类的发现 3位科学家的这个发现改变 蛋 白质则需要能量，科学家对这种现象迷惑不解 ，推 了研究的状况 ，接下来他们开始研究泛素是如何结合 测这两个应该是不同的生理过程，因此科学家开始研 到蛋 白质上的过程，特别是 APF一1就是泛素的发现也 究细胞降解 自身蛋白的生理过程。 使研究者意识到，泛素介导的蛋白质降解可能是细胞 2 深入研 究 的普遍特征 ，而 ATP的能量需要可能控制着这个过程 1977年格德伯格 (Goldberg)和同事从未成熟红细 的特异性 。 胞 (网状细