泛素化蛋白修饰PPT资料.ppt

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E1:

泛素激活酶泛素激活酶（Ubiquitin-activatingenzyme），人类仅有，人类仅有2种种E1。

E2:

泛素载体蛋白泛素载体蛋白（Ubiquitin-carrierprotein），人类约有人类约有30种种E2s。

E3:

泛素蛋白连接酶泛素蛋白连接酶（Ubiquitin-proteinligase），人类有人类有500多种多种E3s。

9泛素化泛素化（ubiquitination）即蛋白质被泛素即蛋白质被泛素（ubiquitin，由，由76个氨基酸组成的多肽）共价修个氨基酸组成的多肽）共价修饰的过程，在几乎所有的真核细胞活动中起着饰的过程，在几乎所有的真核细胞活动中起着关键作用。

泛素关键作用。

泛素蛋白酶体蛋白酶体（proteasome）通路通路则是真核细胞内最主要的蛋白质则是真核细胞内最主要的蛋白质降解降解途径。

泛途径。

泛素化调控的细胞活动至少包括素化调控的细胞活动至少包括:

细胞周期细胞周期（Cellcycleprogression）细胞凋亡细胞凋亡（Apoptosis）转录调控转录调控（Transcriptionalregulation）DNA修复修复（DNArepair）免疫应答免疫应答（Immuneresponse）蛋白质降解及质量控制蛋白质降解及质量控制（Proteindegradationandqualitycontrol）2TheNobelPrizeinChemistry2004forthediscoveryofubiquitin-mediatedproteolysisAaronCiechanoverAvramHershkoIrwinRose阿龙阿龙.西查诺瓦西查诺瓦阿夫拉姆阿夫拉姆.赫希科赫希科欧文欧文.罗斯罗斯3近年与泛素蛋白酶体相关的近年与泛素蛋白酶体相关的PubMed论文论文数在持续增长数在持续增长42004200520062007200820090500100015002000250030003500400045005000Ub/ProteasomeCyclinHistonemiRNA篇数篇数年份年份本专题内容本专题内容1.泛素蛋白酶体通路的组成及重要性泛素蛋白酶体通路的组成及重要性2.泛素化与泛素化酶泛素化与泛素化酶3.去泛素化酶去泛素化酶4.泛素化异常与人类重大疾病的发生泛素化异常与人类重大疾病的发生5.蛋白酶体构成蛋白酶体构成6.蛋白酶体抑制剂与药物蛋白酶体抑制剂与药物7.调节蛋白酶体活性的新机制调节蛋白酶体活性的新机制8.类泛素蛋白（类泛素蛋白（SUMO,NEDD8,ISG15,APG8,APG12，PUP等）等）5中国协和医科大学出版社，中国协和医科大学出版社，2008年年泛素介导的蛋白质降解泛素介导的蛋白质降解Ubiquitin-MediatedProteolysis主编：

邱小波主编：

邱小波王琛王琛王琳芳王琳芳参考书参考书陈竺和诺贝尔奖得主陈竺和诺贝尔奖得主AaronCiechanover作序作序蛋白质泛素化研究简史蛋白质泛素化研究简史1975年，年，Goldstein误将泛素（误将泛素（Ubiquitin）当作胸腺激素而发现。

当作胸腺激素而发现。

1977年，年，Goldknopf和和Busch认定组蛋白认定组蛋白2A与泛素以异肽键（与泛素以异肽键（IsopeptideBond）结合。

）结合。

1977年，年，Goldberg证明人类细胞中存在一可溶的，直接依赖于能量的非溶证明人类细胞中存在一可溶的，直接依赖于能量的非溶酶体类蛋白酶酶体类蛋白酶。

1978年，年，Ciechanover和和Hershko发现了发现了APF-1是是Goldberg系统中蛋白酶系统中蛋白酶系的必要成分，结果发表在系的必要成分，结果发表在BBRC。

1980年，年，Ciechanover，Hershko和和Rose等人证明了等人证明了APF-1与当时已被发与当时已被发现的泛素是同一物质现的泛素是同一物质。

1984年，年，Finley和和Varshavsky等发现泛素在细胞周期中的重要性。

等发现泛素在细胞周期中的重要性。

1987年，年，Goldberg和和Rechsteiner两个小组几乎同时分离出分子量很大的两个小组几乎同时分离出分子量很大的依赖于依赖于ATP并降解泛素化底物的蛋白水解酶。

并降解泛素化底物的蛋白水解酶。

1988年，年，Goldberg将这种蛋白水解酶命名为将这种蛋白水解酶命名为Proteasome（蛋白酶体）。

（蛋白酶体）。

1997年，年，Yeh等小组发现类泛素蛋白等小组发现类泛素蛋白SUMO和和NEDD8的功能。

的功能。

2003年，美国年，美国FDA批准了用批准了用Velcade来治疗多发性骨髓瘤；

来治疗多发性骨髓瘤；

Velcade是是在在Goldberg发明的蛋白酶体抑制剂发明的蛋白酶体抑制剂MG132的基础上研发而成的。

的基础上研发而成的。

2004年，年，Ciechanover，Hershko和和Rose因发现泛素介导的蛋白质降解共因发现泛素介导的蛋白质降解共同获得诺贝尔化学奖。

同获得诺贝尔化学奖。

2008年，年，Darwin等在细菌中发现类泛素化修饰。

等在细菌中发现类泛素化修饰。

7Figure8-34Ubiquitin（泛素）泛素）泛素由泛素由76个氨基酸残基组成，其中包括个氨基酸残基组成，其中包括7个赖氨酸残基个赖氨酸残基（K）,其其C末端可与末端可与底物的赖氨酸残基形成异肽键，从而引起底物泛素化。

泛素的底物的赖氨酸残基形成异肽键，从而引起底物泛素化。

泛素的K11、K29、K48和和K63均能参与形成泛素与泛素间的异肽键均能参与形成泛素与泛素间的异肽键（Isopeptidebond）。

10E1与与ATP结合后，催化泛素羧基末端结合后，催化泛素羧基末端腺嘌呤化，同时释放无机焦磷酸腺嘌呤化，同时释放无机焦磷酸（PPi）。

）。

E1活化位点的半胱氨酸硫活化位点的半胱氨酸硫醇激活泛素腺嘌呤核苷酸中间产物上醇激活泛素腺嘌呤核苷酸中间产物上的羧基，形成一个的羧基，形成一个泛素硫酯键泛素硫酯键。

E2激活的重要条件是位于激活的重要条件是位于UBC结构结构域的一个保守半胱氨酸催化位点与泛域的一个保守半胱氨酸催化位点与泛素羧基端形成一个素羧基端形成一个硫酯键硫酯键。

E3催化催化被被E2活化的泛素活化的泛素C-端甘氨酸端甘氨酸与底物或下一个泛素的赖氨酸间形成与底物或下一个泛素的赖氨酸间形成泛素泛素异肽键异肽键（Isopeptidebond）。

11调节蛋白质内吞，修饰和转录调节蛋白质内吞，修饰和转录靶蛋白必须经多聚泛素靶蛋白必须经多聚泛素（多于多于4个泛个泛素分子素分子）修饰才能被蛋白酶体识别修饰才能被蛋白酶体识别与降解。

与降解。

泛素化模式（泛素化模式（UbiquitinationModes）调节蛋白质的活性和定位调节蛋白质的活性和定位K48polyubiquitylationK63polyubiquitylationMonoubiquitylationMultiplemonoubiquitylation12a.RINGfingerdomain（SCF复合体，复合体，APC，MDM2，Parkin,和和c-Cb1）b.U-boxdomain（CHIP）c.HECTdomain（能与底物形成硫酯键能与底物形成硫酯键）d.N-EndRuleE3的种类的种类13E3泛素连接酶以单体和复合体两种形式存在泛素连接酶以单体和复合体两种形式存在14AmerikandHochstrasser,2004去泛素化作用去泛素化作用（Deubiquitination）15泛素泛素-C-末端水解酶末端水解酶，通常参与蛋白降解后泛素分子的再利，通常参与蛋白降解后泛素分子的再利用及对多聚泛素链的修饰，也参与由泛素前体产生泛素单用及对多聚泛素链的修饰，也参与由泛素前体产生泛素单体的过程（如体的过程（如UCH37UCH37、UCH-L1）UCH-L1）。

泛素特异性蛋白酶泛素特异性蛋白酶，参与去除蛋白质上的多聚泛素链，也，参与去除蛋白质上的多聚泛素链，也可从短泛素链的末端去掉单个泛素（如可从短泛素链的末端去掉单个泛素（如USP8）USP8）。

去泛素化酶属半胱氨酸蛋白酶，目前已发现去泛素化酶属半胱氨酸蛋白酶，目前已发现9090多种。

多种。

去泛素化酶可分为两类：

去泛素化酶去泛素化酶（Deubiquitinatingenzyme）16泛素化途径的异常与人类重大疾病泛素化途径的异常与人类重大疾病神经退行性疾病（如神经退行性疾病（如帕金森氏症）：

帕金森氏症）：

Parkin,UCH-L1癌症癌症:

BRCA1,CYLD,Mdm2,Nrdp1,pVHL传染病病原体的入侵、致病机制传染病病原体的入侵、致病机制:

E6-AP17泛素连接酶泛素连接酶Parkin的失活与帕金森氏症（的失活与帕金森氏症（AR-JP）CurrentOpinioninNeurobiology2004,14:

38438918CurrentOpinioninNeurobiology2004,14:

384389ParkinSubstrates19UCH-L1为一为一去泛素化酶，去泛素化酶，它在它在帕金森氏症帕金森氏症病人中的突变病人中的突变可能导致其酶活性的丧失，减少了泛素自由单体的供应及可能导致其酶活性的丧失，减少了泛素自由单体的供应及底物蛋白的降解，进而导致黑质病变。

底物蛋白的降解，进而导致黑质病变。

帕金森氏症中的去泛素化帕金森氏症中的去泛素化20失调蛋白失调蛋白底物底物修饰修饰肿瘤类别肿瘤类别SKP2p27（KIP）PolyubiquitylationMalignantmelanomaMDM2p53PolyubiquitylationNon-small-celllungcancer,soft-tissuecarcinoma,colorectalcancerHAUSPp53,MDM2De-ubiquitylationNon-small-celllungcancerlymphomaAPCCyclinB,PolyubiquitylationColorectalcancersecurinFANCLFANCD2MonoubiquitylationFanconianaemia-relatedcancersCYLDIKKDe-ubiquitylationCylindromatosisIAP2BCL10PolyubiquitylationMALTlymphomasCBLRTKsMultipleLymphoma,AMLandmonoubiquitylationgastriccarcinomapVHLHIFPolyubiquitinationvonHippel-Lindaudisease泛素化失调与肿瘤泛素化失调与肿瘤211394470684956N末端末端C末端末端TRAF2结合位点结合位点CYLD具有具有TRAF2（TNF-receptor-associatedfactor2，为为IB的泛素连接酶的泛素