蛋白质组学

泛素-蛋白酶体系统及其重要作用

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泛素-蛋白酶体系统ubiquitin-proteasome system:一个多步骤反应过程,有多种不同蛋白质参与。蛋白质先被泛素(多肽)标记,然后被蛋白酶体识别和降解。通过这样一个需要消耗能量的过程,细胞以高度特异方式对不需要的蛋白进行降解。

该系统包括泛素、泛素活化酶E1,泛素结合酶E2s,泛素-蛋白连接酶E3s,26S蛋白酶体和泛素解离酶DUBs。

⒈泛素:含有76个氨基酸残基,具有7个赖氨酸残基(K6,K11,K27,K29,K33,K48,K63)和一个甲硫氨酸残基(M1):MQIFVKTLTGKTITLEVEPSDTIENVKAKIQDKEGIPPDQQRLIFAGKQLEDGRTLSDYNIQKESTLHLVLRLRGG,分子量约8.5kDa,泛素之间主要通过赖氨酸残基和甲硫氨酸残基进行各种连接,泛素链与蛋白底物的结合形成被蛋白酶体降解的识别信号,根据泛素与底物的连接位点。

目前有9种方式的泛素化,包括M1, K6,K11,K27,K29,K33,K48,K63, G76。不同方式的泛素化调控不同的功能。其中,与蛋白酶体降解相关的泛素化为K48。

⒉泛素活化酶E1:通过半胱氨酸残基与泛素C端活化的甘氨酸残基形成硫酯键,E1-泛素中间体中的泛素可以转移给数个E2。

⒊泛素结合酶E2:以泛素结合酶方式起作用,活性部位为半胱氨酸,E1将活化后的泛素转移到E2半胱氨酸的巯基上。

⒋泛素连接酶E3:为泛素-蛋白酶体系统选择性降解机制的关键因素,识别被降解的蛋白并将泛素连接到底物上。

⒌蛋白酶体(2.5MDa):由2个19S和1个20S亚单位组成的桶状结构,19S为调节亚单位,位于桶状结构的两端,识别多聚泛素化蛋白并使其去折叠。19S亚单位上还具有一种去泛素化的同功肽酶,使底物去泛素化。20S为催化亚单位,位于两个19S亚单位的中间,其活性部位处于桶状结构的内表面,可避免细胞环境的影响。

泛素-蛋白酶体系统的作用

UPS是细胞内一系列生命进程的重要调节方式,与疾病的发生发展关系密切。研究证实泛素-蛋白酶体系统在心血管疾病中具有重要的病理生理学意义,可调节动脉粥样硬化、缺血后再灌注损伤、家族性心肌病、心肌肥厚和心脏衰竭等重要疾病的发生和发展。

另外,最新的研究表明,UPS的重要作用还在于其被充分利用后,可以代谢诸如毒素、脂肪、癌细胞在内的人体垃圾,另外代谢产生的能量可刺激细胞进行自我复制以完成人体的自我代谢修复功能。







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