泛素介导的蛋白质降解.pptVIP

第1页，共30页，星期日，2025年，2月5日2004年10月6日，两名以色列科学家阿龙·切哈诺沃（AaronCiechanover）、阿夫拉姆·赫什科（AvramHershko）和一位美国科学家欧文·罗斯（IrwinRose因为发现了泛素（Ub）调节的蛋白质降解，而授予他们诺贝尔化学奖，以表彰他们的成果和努力。第2页，共30页，星期日，2025年，2月5日生物体内蛋白质的两种降解过程:

一种：溶酶体，不需要能量，无选择性的降解。主要是降解细胞通过胞吞作用摄取的外源蛋白质。另一种：需要能量，高效率、指向性很强的降解过程。比如多数细胞内的蛋白质降解。这个过程需要泛素调节蛋白质降解，即泛素—蛋白酶体途径(UPP)介导的蛋白水解过程第3页，共30页，星期日，2025年，2月5日泛素调节的蛋白质降解概述蛋白质的降解是一个精细控制的过程，首先有待降解的蛋白质被一种多肽（称之为泛素）所标记（蛋白质的泛素化），接着这些泛素化的蛋白质进入细胞的蛋白酶复合体的活性位点，蛋白质被降解成7~9个氨基酸长度的短肽片段后，从蛋白酶体的另一段被释放。第4页，共30页，星期日，2025年，2月5日泛素—蛋白酶体途径(upp)的组成泛素—蛋白酶体途径(upp)由泛素(ubiquitin,ub)以及一系列相关的酶组成。除泛素以外还包括4种酶家族:泛素活化酶(E1)、泛素偶连酶(E2)也称泛素载体蛋白()、泛素-蛋白连接酶(,E3)和蛋白酶体(proteasome)。第5页，共30页，星期日，2025年，2月5日泛素调节蛋白质降解的发现史

1953年，当时Simpson利用放射性同位素标记法进行蛋白质代谢实验，并随后发表了名为“生物细胞中的蛋白质分解中需要代谢能量即需要ATP的加水分解”的论文，但是，这个惊人的研究发现并没有引起科学界的广泛重视，甚至为人们所忽略。在当时的热力学研究中，水分解反应是产能反应，与合成反应需要能量的过程是截然不同的。第6页，共30页，星期日，2025年，2月5日泛素调节蛋白质降解的发现史在1960年，人们发现了溶酶体这个及其重要的细胞器，他被认为是蛋白质降解的重要场所。后来人们发现了溶酶体抑制剂，经过细胞溶酶体机能抑制剂的作用后，细胞内任然存在部分蛋白质的分解难以抑制。表明在细胞内存在与溶酶体不同的蛋白分解系统。第7页，共30页，星期日，2025年，2月5日在1975年，就有人从牛胸腺中分离出一种含76个氨基酸残基的多肽，相对分子质量为8.45ku,后来被证实具有标记待降解蛋白质的作用，由于它广泛存在于生命体，因此被命名为“泛素”。1977年，Goldberg等发表一篇“他们在试管内再次发现Simpson所观察到的现象”的论文。这篇论文引起了科学界对Simpson的发现的强烈关注。Goldberg等报道网织红细胞(未发育成熟的红细胞）的提取液中加入ATP显著促进了蛋白质的分解，也就是说蛋白分解伴随着能量的消耗，在细胞外，蛋白质在蛋白酶的催化下水解释放能量，蛋白质在细胞内被降解却需要能量，给科学家们造成了很大的困扰。第8页，共30页，星期日，2025年，2月5日1977年开始AvramHershko致力于研究网状细胞提取物。在试图利用色谱法除去血红蛋白的过程中，AaronCiechanover和AvramHershko发现此提取物可被分为两个部分，当两部分融合在一起时，就会产生ATP依赖性的蛋白质降解。1978年，他们认为这种活性来源于一个多肽。这种多肽（APF-1）分子量只有9000，即为泛素。第9页，共30页，星期日，2025年，2月5日1980年发表了两篇文章，第一篇指出APF-1可以与提取物中的许多蛋白质以共价键的形式结合。第二篇文章中，作者进一步阐述一个蛋白质分子能够与多个APF-1分子结合的现象，这种现象被称为多泛素化。蛋白质底物的多泛素化是引导其降解的信号。研究者们推测，细胞正是通过对以ATP形式储存的能量的需求，控制泛素引导的蛋白质降解过程的特异性的。第10页，共30页，星期日，2025年，2月5日“多步泛素引发”学说在后来的研究中，三位科学家及其成员们发现了与此相关的3种酶，分别命名为E1、E2、E3，并且在据此提出了“多步泛素引发”假说，即在人体细胞中含有多种E1酶、E2酶、E3酶。蛋白质在细胞内的降解的过程：（1）E1酶激活泛素分子，此过程需要消耗能量；（2）泛素分子被转移到E2酶上；此上过程被称为泛素活化（3）E3酶识别待降解的目标蛋白质（靶蛋白），E2-泛素复合物结合到目标蛋白质附近，泛素标记物从E2酶转移到目标蛋白质上；（蛋白质的