2004年诺贝尔化学奖[教资优择]

1、泛素介导的蛋白质降解泛素介导的蛋白质降解 1教资借鉴 目录 一一 人物简介人物简介 二二 泛素介导的蛋白质降解的内容泛素介导的蛋白质降解的内容 三三 泛素介导的蛋白质降解的应用泛素介导的蛋白质降解的应用 四四 展望展望 2教资借鉴 20042004年度诺贝尔化学奖授予两位以色列科学家阿龙年度诺贝尔化学奖授予两位以色列科学家阿龙切哈诺切哈诺 沃、阿弗拉姆沃、阿弗拉姆赫尔什科和美国科学家欧文赫尔什科和美国科学家欧文罗斯，以表彰罗斯，以表彰 他们发现了泛素调节的蛋白质降解，也就说说他们发现了一他们发现了泛素调节的蛋白质降解，也就说说他们发现了一 种蛋白质死亡的重要机理。种蛋白质死亡的重要机理。 一一

2、 人物简介人物简介 欧文欧文罗斯罗斯 阿龙阿龙切哈诺沃切哈诺沃阿弗拉姆阿弗拉姆赫尔什科赫尔什科 3教资借鉴 阿龙阿龙切哈诺沃（切哈诺沃（Aaron CiechanoverAaron Ciechanover）博士，以）博士，以 色列生物学家、化学家，第一位获得科学类诺贝色列生物学家、化学家，第一位获得科学类诺贝 尔奖的以色列人，尔奖的以色列人， 以色列人文和自然科学院院士、以色列人文和自然科学院院士、 美国国家科学院外籍院士、中国科学院外籍院士，美国国家科学院外籍院士、中国科学院外籍院士， 中国南京大学名誉教授，南京大学化学与生物医中国南京大学名誉教授，南京大学化学与生物医 药科学研究所所长。药

3、科学研究所所长。19471947年生于以色列海法，年生于以色列海法， 19811981年在以色列海法工学院获医学博士学位，年在以色列海法工学院获医学博士学位， 19841984年在麻省理工学院从事博士后研究，年在麻省理工学院从事博士后研究，19801980年年 在以色列海法市工学院任教，在以色列海法市工学院任教，19921992被聘为教授。被聘为教授。 20042004年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。20132013年年1212月月1919日当选中科日当选中科 院生物化学部外籍院士。院生物化学部外籍院士。 4教资借鉴 阿弗拉姆阿弗拉姆赫尔什科赫尔什科19371937年出生在匈牙利，犹太年出生在

4、匈牙利，犹太 后裔，后裔，1313岁移民以色列，现年岁移民以色列，现年6767岁，岁，19691969年在耶年在耶 路撒冷希伯来大学获得医学博士学位，曾在旧金路撒冷希伯来大学获得医学博士学位，曾在旧金 山加州大学从事研究，山加州大学从事研究，19721972年起在以色列工学院年起在以色列工学院 任教。任教。20042004年年1010月月6 6日获诺贝尔化学奖日获诺贝尔化学奖 5教资借鉴 欧文欧文罗斯现年罗斯现年7878岁，岁，19521952年在芝加哥大学获得年在芝加哥大学获得 博士学位，现就职于美国加利福尼亚大学欧文分博士学位，现就职于美国加利福尼亚大学欧文分 校。三名获奖者自校。三名获奖

5、者自2020世纪世纪70807080年代以来就一直致年代以来就一直致 力于这一领域的研究。力于这一领域的研究。 19701970年代末，赫什科借着带薪休假的机会，带着年代末，赫什科借着带薪休假的机会，带着 当时还是博士后的切哈诺沃，到美国费城福克当时还是博士后的切哈诺沃，到美国费城福克 斯斯蔡斯癌症研究中心的罗斯实验室进行访问研蔡斯癌症研究中心的罗斯实验室进行访问研 究，在那里完成了三位获奖者的大部分合作研究，究，在那里完成了三位获奖者的大部分合作研究， 发表了一系列生物化学论文。发表了一系列生物化学论文。 6教资借鉴 在宣布大厅，切哈诺沃笑言，还没来得及把消息在宣布大厅，切哈诺沃笑言，还没来

6、得及把消息 告诉亲朋好友，也没想以后怎么用这笔奖金，告诉亲朋好友，也没想以后怎么用这笔奖金， “在此刻，我觉得我已经不是我自己了！当记者在此刻，我觉得我已经不是我自己了！当记者 问到，作为一名非美国人赢得科学类的诺贝尔奖问到，作为一名非美国人赢得科学类的诺贝尔奖 有什么感受，他激动地说：有什么感受，他激动地说：“我深深为我的祖国我深深为我的祖国 感到骄傲！感到骄傲！”切哈诺沃还说，他相信他们的发现切哈诺沃还说，他相信他们的发现 对攻克癌症以及多种疾病会有很大帮助。对攻克癌症以及多种疾病会有很大帮助。 7教资借鉴 二 泛素介导的蛋白质降解 1 1 生物体内蛋白质的两种降解过程生物体内蛋白质的两种

7、降解过程: : 一种：溶酶体，不需要能量，无选择性的降解。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。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，即泛素需要泛素调节蛋白质降解，即泛素蛋白酶体途蛋白酶体途 径径( UPP )( UPP )介导的蛋白水解过程介导的蛋白水解过程 8教资借鉴 生物体内细胞中蛋白质的降解生物体内细胞中蛋白质的降解 异常蛋白异常蛋白

8、短周期蛋白短周期蛋白 内质网相关内质网相关 蛋白蛋白 长周期蛋白长周期蛋白 膜蛋白膜蛋白 细胞外蛋白细胞外蛋白 泛素泛素- -蛋白酶体途径蛋白酶体途径 溶酶体途径溶酶体途径 氨基酸氨基酸 小肽小肽 80-90%80-90% 10-20%10-20% 9教资借鉴 2 泛素调节的蛋白质降解概述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（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

9、性位点，蛋白质被进入细胞的蛋白酶复合体的活性位点，蛋白质被 降解成降解成7979个氨基酸长度的短肽片段后，从蛋白酶个氨基酸长度的短肽片段后，从蛋白酶 体的另一段被释放。体的另一段被释放。 10教资借鉴 3 泛素的结构与组成泛素的结构与组成 泛素含有泛素含有7676个氨基个氨基 酸残基酸残基, ,广泛存在广泛存在 于真核生物于真核生物, ,目前目前 尚未发现泛素存尚未发现泛素存 在于原核生物中，在于原核生物中， 泛素的氨基酸序泛素的氨基酸序 列极其保守。泛列极其保守。泛 素基因主要编码素基因主要编码 两种泛素前体蛋两种泛素前体蛋 白质白质: :一种是多聚一种是多聚 泛素泛素, ,另一种是泛另一种

10、是泛 素融合蛋白。素融合蛋白。 11教资借鉴 4 4 泛素泛素蛋白酶体途径蛋白酶体途径( upp )( upp )的组成的组成 泛素泛素蛋白酶体途径蛋白酶体途径 ( upp )( upp ) 由泛素由泛素( ubiquitin, ub)( ubiquitin, ub) 以及一系列相关的酶组以及一系列相关的酶组 成。除泛素以外还包括成。除泛素以外还包括4 4 种酶家族种酶家族: :泛素活化酶泛素活化酶 ( E1 ) ( E1 ) 、泛素偶连酶、泛素偶连酶 (E2)(E2)也称泛素载体蛋白也称泛素载体蛋白 、 泛素泛素- -蛋白连接酶蛋白连接酶( E3)( E3) 和和蛋白酶体蛋白酶体 (prot

11、easome)(proteasome) 。 12教资借鉴 5 蛋白酶体蛋白酶体 每个人体细胞中含有每个人体细胞中含有3000030000个呈桶状蛋白酶体，他个呈桶状蛋白酶体，他 们能够将几乎所有的蛋白质降解成们能够将几乎所有的蛋白质降解成7 7到到9 9个氨基酸个氨基酸 长度的肽链。蛋白酶体降解蛋白质的活性中心位长度的肽链。蛋白酶体降解蛋白质的活性中心位 于桶状结构的中心，与细胞中其他部分隔绝。进于桶状结构的中心，与细胞中其他部分隔绝。进 入活性部位的唯一通路是入活性部位的唯一通路是“锁锁”（locklock，一种，一种19S19S 的复合物），它能够识别被泛素化的蛋白质，破的复合物），它能够

12、识别被泛素化的蛋白质，破 坏其折叠结构，并辅助蛋白质穿过蛋白酶体的狭坏其折叠结构，并辅助蛋白质穿过蛋白酶体的狭 窄通道，进入位于桶状结构中窄通道，进入位于桶状结构中 心的活性位点。心的活性位点。 13教资借鉴 在活性位点目标蛋白质被降解成在活性位点目标蛋白质被降解成7979个氨基酸长度个氨基酸长度 的短肽片段后，从蛋白酶体的另一段被释放。此的短肽片段后，从蛋白酶体的另一段被释放。此 外，外，19S19S复合物上还含有一种异肽酶，能够将泛素复合物上还含有一种异肽酶，能够将泛素 从底物蛋白质上除去。因此，蛋白酶体本身对蛋从底物蛋白质上除去。因此，蛋白酶体本身对蛋 白质并没有选择性，具有选择性的是白

13、质并没有选择性，具有选择性的是E3E3酶，它只酶，它只 对待降解的蛋白质进行泛素化标记。对待降解的蛋白质进行泛素化标记。 14教资借鉴 6 6 “多步泛素引发多步泛素引发”学说学说 在后来的研究中，三位科学家及其成员们发现了在后来的研究中，三位科学家及其成员们发现了 与此相关的与此相关的3 3种酶，分别命名为种酶，分别命名为E1E1、E2E2、E3E3，并且，并且 在据此提出了在据此提出了“多步泛素引发多步泛素引发”假说，即在人体假说，即在人体 细胞中含有多种细胞中含有多种E1E1酶、酶、E2E2酶、酶、E3E3酶。蛋白质在细酶。蛋白质在细 胞内的降解的过程：胞内的降解的过程： （1 1）1

14、1、E1E1类酶激活泛素，该过程需要类酶激活泛素，该过程需要ATPATP（三磷（三磷 酸腺苷）提供一定能量；酸腺苷）提供一定能量； （2 2）泛素分子被转移到）泛素分子被转移到E2E2酶上；酶上； （3 3）E3E3酶识别待降解的目标蛋白质（靶蛋白），酶识别待降解的目标蛋白质（靶蛋白）， E2-E2-泛素复合物结合到目标蛋白质附近，泛素标记泛素复合物结合到目标蛋白质附近，泛素标记 物从物从E2E2酶转移到目标蛋白质上；酶转移到目标蛋白质上； （蛋白质的泛素化）（蛋白质的泛素化） （4 4）E3E3酶释放已被泛素标记的蛋白；酶释放已被泛素标记的蛋白； 15教资借鉴 （5 5）重复最后一）重复最后

15、一 步，直至蛋白质上步，直至蛋白质上 连接的多个泛素形连接的多个泛素形 成一条短链；成一条短链； （6 6）泛素短链在）泛素短链在 蛋白酶体开口处被蛋白酶体开口处被 识别，泛素标记物识别，泛素标记物 被切除，蛋白质被被切除，蛋白质被 切割成小片段。切割成小片段。 16教资借鉴 泛素介导的蛋白质降解过程泛素介导的蛋白质降解过程 泛素分子泛素分子 激活激活 E1 被激活被激活 E2 需降解的需降解的 蛋白质蛋白质 E3 被激活的泛素分子被激活的泛素分子 指引指引 多泛素化多泛素化 E2 17教资借鉴 蛋白酶体蛋白酶体 ATP 降解 泛素介导的蛋白质降解过程泛素介导的蛋白质降解过程 18教资借鉴 7

16、 泛素识别靶蛋白的机制泛素识别靶蛋白的机制 靶蛋白通过被泛素途径的酶靶蛋白通过被泛素途径的酶E2E2或或E3E3识别而被泛素识别而被泛素 化修饰，通常是通过识别靶蛋白的特定化修饰，通常是通过识别靶蛋白的特定Lys Lys 残基残基 而将泛素连接到靶蛋白上。有时对靶蛋白的识别而将泛素连接到靶蛋白上。有时对靶蛋白的识别 还需要特定位点的磷酸化并且要达到一定的磷酸还需要特定位点的磷酸化并且要达到一定的磷酸 化阈值。化阈值。 除此之外还有另外两种识别机制，即除此之外还有另外两种识别机制，即N-end N-end 规则规则 和一种新的区别于和一种新的区别于N-end N-end 规则的规则的N N 端氨

17、基酸残基端氨基酸残基 识别机制识别机制 19教资借鉴 N-end N-end 规则一般是针对于不稳定的蛋白质而言规则一般是针对于不稳定的蛋白质而言( (若若 N N 端第一个氨基酸是端第一个氨基酸是PhePhe、 Leu Leu、 Trp Trp、TyrTyr、 IleIle、 Arg Arg、LysLys和和HisHis等时此蛋白质为不稳定蛋白等时此蛋白质为不稳定蛋白 质质)27)27，泛素系统识别靶蛋白，泛素系统识别靶蛋白N N端的不稳定氨基端的不稳定氨基 酸，然后将泛素连接到靶蛋白特定或非特定的酸，然后将泛素连接到靶蛋白特定或非特定的LysLys 残基的残基的氨基基团上。氨基基团上。 2

18、0教资借鉴 区别于区别于N-end N-end 规则的规则的N N 端氨基酸残基识别机制一端氨基酸残基识别机制一 般是针对于某些般是针对于某些N N 端并不是不稳定氨基酸残基的端并不是不稳定氨基酸残基的 靶蛋白，泛素系统识别靶蛋白靶蛋白，泛素系统识别靶蛋白N N端氨基酸序列蕴涵端氨基酸序列蕴涵 的泛素化修饰信息从而将靶蛋白泛素化标记。对的泛素化修饰信息从而将靶蛋白泛素化标记。对 于此种识别机制，于此种识别机制，L y s L y s 残基不是必须，靶蛋白残基不是必须，靶蛋白 中所有中所有Lys Lys 残基被剔除后仍然被泛素化修饰降解，残基被剔除后仍然被泛素化修饰降解， 但与野生型相比泛素化修

19、饰率偏低；与此相对应但与野生型相比泛素化修饰率偏低；与此相对应 的是的是N N 端氨基酸残基的去除则导致此蛋白质不能端氨基酸残基的去除则导致此蛋白质不能 被泛素化修饰。被泛素化修饰。 21教资借鉴 此结果说明了此种识别机制中是此结果说明了此种识别机制中是N N端氨基酸残基而端氨基酸残基而 不是靶蛋白中的不是靶蛋白中的LysLys残基决定了靶蛋白的泛素化修残基决定了靶蛋白的泛素化修 饰。但保留靶蛋白的饰。但保留靶蛋白的N N 端氨基酸残基而将端氨基酸残基而将N N 端氨端氨 基酸序列中的一个或某几个氨基酸残基替换也会基酸序列中的一个或某几个氨基酸残基替换也会 导致靶蛋白不能被泛素化修饰导致靶蛋白

20、不能被泛素化修饰2828，此结果说明，此结果说明 了是了是N N 端氨基酸序列而不是端氨基酸序列而不是N N 端第一个氨基酸蕴端第一个氨基酸蕴 涵了靶蛋白的泛素化修饰信息。通常靶蛋白的特涵了靶蛋白的泛素化修饰信息。通常靶蛋白的特 异性是由异性是由E2 E2 或或E3 E3 决定的，但现在发现多聚泛素决定的，但现在发现多聚泛素 链连接蛋白可以将靶蛋白招募到蛋白酶体，并且链连接蛋白可以将靶蛋白招募到蛋白酶体，并且 对泛素蛋白酶系统特异性选择靶蛋白起一定作用对泛素蛋白酶系统特异性选择靶蛋白起一定作用 22教资借鉴 8 泛素化和去泛素化泛素化和去泛素化 泛素通过泛素通过E1E1和和E2E2被激活的过程

21、称为泛素的活化。被激活的过程称为泛素的活化。 泛素的活化过程是一个依赖泛素的活化过程是一个依赖ATPATP的酶促反应：的酶促反应： 首先泛素活化酶首先泛素活化酶( ubiquitin activatingenzyme ( ubiquitin activatingenzyme E1 ) E1 ) 催化泛素催化泛素C C 末端的甘氨酸末端的甘氨酸( Gly) ( Gly) 形成形成UbUb 腺苷酸中间产物腺苷酸中间产物, ,然后激活的泛素然后激活的泛素C C末端被转移至末端被转移至 E1E1酶内酶内CysCys残基的残基的SHSH键上键上, ,形成高能硫酯键形成高能硫酯键; ; 23教资借鉴 含有

22、高能硫酯键的泛素通过转酰基作用使其进一含有高能硫酯键的泛素通过转酰基作用使其进一 步 转 移 到 泛 素 载 体 蛋 白步 转 移 到 泛 素 载 体 蛋 白 ( u b i q u i t i n ( u b i q u i t i n conjugating enzyme, E2)conjugating enzyme, E2)特异的特异的CysCys残基上残基上, ,形形 成成E2E2UbUb巯基酯巯基酯;E2;E2UbUb巯基酯提供泛素分子巯基酯提供泛素分子, ,使使 泛素泛素C C端甘氨酸与底物蛋白的端甘氨酸与底物蛋白的LysLys残基的氨基形成残基的氨基形成 共价键共价键, ,由第一

23、个泛素单体与底物蛋白内部的由第一个泛素单体与底物蛋白内部的LysLys 残基的残基的氨基氨基( (或或氨基氨基) )结合结合; ; 24教资借鉴 泛素可以直接从泛素可以直接从E2E2转移给底物蛋白形成转移给底物蛋白形成UbUb蛋白复蛋白复 合物合物, ,这时的底物多是些碱性蛋白这时的底物多是些碱性蛋白( (如组蛋白如组蛋白) ,) ,而而 在大多数情况下在大多数情况下, ,底物蛋白先与泛素连接酶底物蛋白先与泛素连接酶 ( ubiquitin ligating enzyme, E3)( ubiquitin ligating enzyme, E3)特异性结特异性结 合合,E3,E3可使可使E2E2

24、和底物蛋白相互接近和底物蛋白相互接近, ,继而蛋白底物继而蛋白底物 与与E2E2酶连接的泛素结合酶连接的泛素结合, ,这样就完成了底物蛋白质这样就完成了底物蛋白质 的泛素化。的泛素化。 25教资借鉴 1 1和和3 3：E E1 1、E E2 2催化的泛素激活反应，消耗催化的泛素激活反应，消耗ATPATP；2 2： E E3 3催化的蛋白质激活反应，消耗催化的蛋白质激活反应，消耗ATPATP；4 4：依赖于：依赖于 E E3 3的蛋白质泛素化反应；的蛋白质泛素化反应；5 5：不依赖于：不依赖于E E3 3的蛋白质的蛋白质 泛素化反应；泛素化反应；6 6：26S26S蛋白体催化蛋白质水解；蛋白体催

25、化蛋白质水解；7 7和和 8 8：异肽酶催化的水解反应，使泛素游离出来。：异肽酶催化的水解反应，使泛素游离出来。 26教资借鉴 去泛素化作用是泛素化过程的逆转。在真核细胞内去泛素化作用是泛素化过程的逆转。在真核细胞内 已发现多种去泛素化酶已发现多种去泛素化酶, ,它们能够水解泛素和底物它们能够水解泛素和底物 蛋白之间的硫酯键蛋白之间的硫酯键, ,还能把错误识别的底物从泛素还能把错误识别的底物从泛素 化复合体中释放出来。它们又可以分为两类化复合体中释放出来。它们又可以分为两类: : （1 1）泛素羧端水解酶）泛素羧端水解酶( ubiquitin C - terminal ( ubiquitin

26、C - terminal hydrolases (UCHs) )hydrolases (UCHs) )：分子量为：分子量为202030 KD,30 KD,水水 解去除和泛素解去除和泛素C C末端连接的小肽末端连接的小肽, ,也参与泛素多聚也参与泛素多聚 体产生泛素单体的过程体产生泛素单体的过程, ,促进泛素再循环促进泛素再循环, ,对泛素对泛素 系统的正常运行是很有必要的。系统的正常运行是很有必要的。 27教资借鉴 （2 2）泛素特异性加工酶）泛素特异性加工酶( ubiquitin - ( ubiquitin - spicific prote2ases - UBPs/USPs)spicific

27、 prote2ases - UBPs/USPs)：分子量大：分子量大 约为约为100 KD,100 KD,参与去除和解聚底物蛋白质上的多聚参与去除和解聚底物蛋白质上的多聚 泛素键泛素键, ,从而防止多聚泛素在底物蛋白的聚集。从而防止多聚泛素在底物蛋白的聚集。 28教资借鉴 9 9 泛素调节蛋白质降解的发现史泛素调节蛋白质降解的发现史 19531953年，当时年，当时Simpson Simpson 利用放射性同位素标记法利用放射性同位素标记法 进行蛋白质代谢实验，并随后发表了名为进行蛋白质代谢实验，并随后发表了名为“生物生物 细胞中的蛋白质分解中需要代谢能量即需要细胞中的蛋白质分解中需要代谢能量

28、即需要ATPATP的的 加水分解加水分解”的论文，但是，这个惊人的研究发现的论文，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。反应，与合成反应需要能量的过程是截然不同的。 29教资借鉴 在在19601960年，人们发现了溶酶体这个及其重要的细年，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

29、体机能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。的蛋白分解系统。 30教资借鉴 在在19751975年，就有人从牛胸腺中分离出一种含年，就有人从牛胸腺中分离出一种含7676个个 氨基酸残基的多肽，相对分子质量为氨基酸残基的多肽，相对分子质量为8.45ku,8.45ku,后来后来 被证实具有标记待降解蛋白质的作用，由于它广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，因此被命名为泛存在于生命体，

30、因此被命名为“泛素泛素”。 19771977年，年，GoldbergGoldberg等报道网织红细胞（未发育成等报道网织红细胞（未发育成 熟的红细胞）的提取液中加入熟的红细胞）的提取液中加入ATPATP显著促进蛋白质显著促进蛋白质 的分解，也就是说蛋白分解伴随着能量的消耗，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。家们造成了很大的困扰。 31教资借鉴 19771977年开始阿弗拉姆年开始阿弗拉姆赫尔什

31、科致力于研究网状赫尔什科致力于研究网状 细胞提取物。在试图利用色谱法除去血红蛋白的细胞提取物。在试图利用色谱法除去血红蛋白的 过程中，阿龙过程中，阿龙切哈诺沃和阿弗拉姆切哈诺沃和阿弗拉姆赫尔什科赫尔什科 发现此提取物可被分为两个部分，当两部分融合发现此提取物可被分为两个部分，当两部分融合 在一起时，就会产生在一起时，就会产生ATPATP依赖性的蛋白质降解。依赖性的蛋白质降解。 19781978年，他们认为这种活性来源于一个多肽。这年，他们认为这种活性来源于一个多肽。这 种多肽（种多肽（APF-1APF-1）分子量只有）分子量只有90009000，即为泛素。，即为泛素。 32教资借鉴 19809

32、80年发表了两篇文章，第一篇指出年发表了两篇文章，第一篇指出APF-1APF-1可以可以 与提取物中的许多蛋白质以共价键的形式结合。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 能够与多个能够与多个APF-1APF-1分子结合的现象，这种现象被称分子结合的现象，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，细胞正是通过对以解的信号。研究者们推测，细胞正是通过对以ATPATP 形式储存的能量的需求，控制泛素引导的蛋白质形式储存的能量的需

33、求，控制泛素引导的蛋白质 降解过程的特异性的。降解过程的特异性的。 33教资借鉴 三三 泛素介导的蛋白质降解的应用泛素介导的蛋白质降解的应用 UPPUPP参与的生物学功能参与的生物学功能 1 1、抗原提呈：抗原分子泛素化后被、抗原提呈：抗原分子泛素化后被26 s26 s蛋白酶体蛋白酶体 降解成多肽降解成多肽, ,然后由组织相容性复合体然后由组织相容性复合体(MHC) I(MHC) I类类 分子提呈到细胞表面分子提呈到细胞表面, ,再被细胞毒性再被细胞毒性T T细胞细胞(CTL)(CTL)识识 别。别。 2 2、调节细胞周期：、调节细胞周期： UPP UPP调节降解调节蛋白调节降解调节蛋白, ,

34、如细胞如细胞 周期因子、信号传导蛋白等周期因子、信号传导蛋白等, ,在控制细胞周期尤其在控制细胞周期尤其 是生殖细胞方面起重要作用。细胞周期因子先被是生殖细胞方面起重要作用。细胞周期因子先被 泛素化泛素化, ,然后由然后由26 s26 s蛋白酶体降解蛋白酶体降解, ,导致周期因子导致周期因子 依赖的激酶失活依赖的激酶失活, ,从而使细胞有丝分裂期中止。细从而使细胞有丝分裂期中止。细 胞周期因子胞周期因子- - 周期因子依赖的激酶复合体可由它周期因子依赖的激酶复合体可由它 们特定的抑制因子使其失活们特定的抑制因子使其失活, ,这些抑制因子也由泛这些抑制因子也由泛 素素- - 蛋白酶体途径降解。蛋白酶体途径降解。34教资借鉴 UPPUPP与疾病与疾病 UPPUPP与许多人类疾病有关。与泛素相关的疾病可分为与许多人类疾病有关。与泛素相关的疾病可分为 2 2种种: :一种是泛素体系酶的突变导致的功能丧失或者一种是泛素体系酶的突变导致的功能丧失或者 是目标底物蛋白识别基序的改变是目标底物蛋白识别基序的改变, ,而导致某种蛋白的而导致某种蛋白的 稳定。另一种是目标蛋白功能不正常或加速降解的稳定。另一种是目标蛋白功能不正常或加速降解的 结果。泛素蛋白酶体