(优选)泛素介导的蛋白质降解.
自噬与泛素化蛋白降解途径的分子机制及其功能
自噬与泛素化蛋白降解途径的分子机制及其功能一、本文概述自噬与泛素化蛋白降解途径是细胞内蛋白质降解的两种主要方式，它们在维持细胞稳态、调控细胞生命周期、促进细胞适应环境变化等方面发挥着至关重要的作用。
本文旨在深入探讨这两种降解途径的分子机制及其功能，以期更全面地理解细胞内蛋白质降解的过程及其生物学意义。
我们将对自噬的分子机制进行详细介绍。
自噬是一种通过形成自噬体，将细胞内受损、变性或多余的蛋白质及细胞器运输至溶酶体进行降解的过程。
我们将从自噬体的形成、自噬底物的识别与选择、自噬体与溶酶体的融合以及降解产物的利用等方面，全面阐述自噬的分子机制。
同时，我们还将讨论自噬在细胞自稳、免疫应答、疾病发生发展等方面的生理功能。
我们将对泛素化蛋白降解途径的分子机制进行阐述。
泛素化是一种蛋白质翻译后修饰方式，通过泛素分子与底物蛋白的共价连接，标记底物蛋白以进行降解。
我们将从泛素化过程、泛素化底物的识别与降解、泛素化在细胞周期调控、信号转导等方面的作用等方面，深入探讨泛素化蛋白降解途径的分子机制。
我们还将讨论泛素化蛋白降解途径在细胞生长、分化、凋亡等过程中的生理功能。
我们将对自噬与泛素化蛋白降解途径的交叉点进行探讨，分析它们在蛋白质降解过程中的相互作用与协同作用，以及它们在维持细胞稳态、调控细胞生命周期等方面的共同功能。
通过对这两种降解途径的深入研究，我们有望为理解细胞内蛋白质降解的复杂过程提供新的视角，并为相关疾病的治疗提供新的思路和方法。
二、自噬途径的分子机制自噬是一种细胞内自我消化的过程，通过降解和回收细胞内受损、变性或多余的蛋白质及细胞器，来维持细胞的稳态和生存。
自噬过程涉及多个分子机制的协同作用，主要包括自噬体的形成、自噬体与溶酶体的融合以及底物的降解等步骤。
自噬体的形成是自噬过程的关键步骤。
在饥饿、压力等自噬诱导信号的作用下，细胞内的自噬相关基因（ATG）被激活，启动自噬体的形成。
ATG基因编码的蛋白质参与自噬体膜的形成和延伸，其中，ATG5和ATG12形成的复合物以及ATG8（也称为LC3）的脂化修饰是自噬体形成的关键事件。
泛素降解机制
泛素降解机制是细胞内短寿命蛋白和一些异常蛋白降解的普遍途径。
具体来说，这个过程包括以下步骤：
1. 泛素激活酶E1通过水解ATP获取能量，激活泛素分子，生成高能硫酯键。
2. 激活的泛素分子被转移到E2（泛素结合酶）。
3. 在E3（泛素连接酶）的作用下，将泛素连接到靶蛋白上。
4. 形成的多泛素链可以作为蛋白质被蛋白酶体识别的标记，进而被蛋白酶体降解。
因此，泛素相当于蛋白质被摧毁的标签。
此外，不同E3连接酶能够识别特定的降解靶蛋白并介导泛素化过程，促进蛋白质的降解。
同时，去泛素化酶可以去除泛素分子，使靶蛋白免于降解，从而调控许多生物学过程。
泛素调节蛋白质降解途径
意义
了解了泛素为媒介的蛋白质裂解作用和 过程，使得科学家对细胞如何控制及分裂蛋 白质的研究有可能深入到分子层级。而当蛋 白质裂解作用发生异常时，人体就会产生不 适甚至疾病，如子宫颈癌症和囊肿纤维症等， 因此，从分子层面角度去了解泛素调节的蛋 白质降解的化学过程和机理，及对生命过程 进一步的探索，具有十分重要的应用意义。
第二阶段: 靶蛋白在26 s蛋白酶体的作用下,由泛素介导的蛋白水解过程。 经泛素活化的底物蛋白被展平后,通过两个狭孔,进入26 s蛋白酶体的催化 中心,蛋白降解在20 s蛋白酶体内部发生。进入26 s蛋白酶体的底物蛋白质 被多次切割,最后形成3～22个氨基酸残基的小肽。 整个流程分为以下六个步骤： 1、E1类酶激活泛素，该过程需要ATP（三磷酸腺苷）提供一定能量； 2、泛素转移至E2类酶； 3、E3类酶具有特异性，可以识别出需破坏的目标蛋白质，与目标蛋白质 接近的E2-泛素复合体将泛素转移至目标蛋白质； 4、E3类酶释放出被泛素标记的蛋白质； 5、被标记的蛋白质分子尾端形成一小段泛素分子链； 6、泛素分子链在蛋白酶体的端口被识别并脱离蛋白质，目标蛋白质进入 蛋白酶复合体的桶状通道最终降解为缩氨酸并由另一端口释放出去。
泛素—蛋白酶体途径( upp ) 一系列相关的酶
泛素活化酶(E1)是催化泛素与底物结合所需的第一个酶。 细胞内仅有单一的泛素活化酶基因。利用不同的转录起始点, 它可产生E1a 和E1b两种泛素活化酶,它们的生物功能可能有所 不同。 泛素偶连酶(E2)是泛素与蛋白底物结合所需的第二个酶。 细胞内有多种泛素偶连酶基因,大多数泛素偶连酶有一个14～ 16 KD的核心,含有活性所必需的半胱氨酸残基。在不同的泛素 偶连酶间有约35%的同源性,这一区域可能参与泛素偶连酶和蛋 白底物的结合。 泛素-蛋白连接酶是泛素与底物蛋白结合所需的第三个酶。 泛素-蛋白连接酶在决定泛素介导的底物降解方面有特殊的作 用。不同类型的泛素-蛋白连接酶间缺乏序列同源性,而且分子 量差异较大。
王镜岩生化真题名词解释整理汇总情况
王镜岩——生物化学名词解释（2013年~2002年）【2013年】1.寡聚蛋白质（oligomeric protein）：两条或两条以上具有三级结构的多肽链组成的蛋白质。
（也称多聚蛋白质）。
如：血红蛋白（两条α链，两条β链）、己糖激酶（4条α链）。
附：仅由一条多肽链构成的蛋白质称为单体蛋白质。
如：溶菌酶和肌红蛋白【第三章蛋白质】（上159）2.酶的转换数(turnover number,TN)：即K3，又称催化常数（catalytic constant,K cat）是指在一定条件下每秒钟每个酶分子转换底物的分子数。
（通常来表示酶的催化效率）附：[ 或每秒钟每微摩尔酶分子转换底物的微摩尔数] ，大多数酶对它们的天然底物的转换数的变化围是每秒1到104（上321）【第四章酶】3.糖的变旋现象（mutarotation）：是当一种旋光异构体，如糖溶于水中转变为几种不同的旋光异构体的平衡混合物时，发生的旋光变化的现象。
【第一章糖类】（上8；2013、2008）4.油脂的酸值（acid number）：是指中和1g油脂中的游离脂肪酸所消耗KOH 的毫克数。
【第二章脂类和生物膜】（上95）5.激素受体：位于细胞表面或细胞，结合特异激素并引发细胞响应的蛋白质。
【第六章维生素、激素和抗生素】6.乙醛酸循环（glyoxylic acid cycle ,GAC）：是一种被修改的三羧酸循环，在两种循环中具有某些相同的酶和产物，但代谢途径不同，在乙醛酸循环中乙酰CoA首先和草酰乙酸缩合成柠檬酸，然后转变为异柠檬酸，再裂解为琥珀酸和乙醛酸，在这一循环中产生乙醛酸，故称乙醛酸循环。
【第八章糖代谢】（这个循环除两步由异柠檬酸裂合酶和苹果酸合酶催化的反应外，其他的反应都和“柠檬酸循环”相同。
）（2013、2012）资料2：又称三羧酸循环支路，该途径在动物体不存在，只存在于植物和微生物中，主要在乙醛酸循环体中和线粒体中进行。
乙醛酸循环从草酰乙酸与乙酰CoA缩合形成柠檬酸开始，柠檬酸经异构化生成异柠檬酸，与TCA循环不同的是异柠檬酸经异柠檬酸裂解酶裂解为琥珀酸和乙醛酸。
生物化学参考答案
糖蛋白与蛋白聚糖糖生物学：研究糖缀合物糖链的结构、生物合成和生物学功能的一门学科。
糖组学(糖蛋白)：涉及单个个体的全部糖蛋白结构分析，确定编码糖蛋白的基因和．蛋白质糖基化的机制一级结构：单糖残基的组成、排列顺序、相邻单糖残基的连接方式、异头物的构型及糖链有无分支、分支的位置和长短等;二级结构：多糖骨架链间以氢键结合所形成的各种聚合体,关系到多糖分子中主链的构象,不涉及侧链的空间排布;三级结构：多糖链一级结构的重复顺序,由于糖残基中的羟基、羧基、氨基以及硫酸基之间的非共价相互作用,导致有序的二级结构空间形成有规则而粗大的构象;四级结构：多糖链间非共价键结合形成的聚集体糖蛋白: 由寡糖链和多肽或蛋白质以共价键连接而成的结合蛋白。
糖含量1%—80%。
寡糖链不多于15个单糖残基蛋白聚糖: 含大量糖胺聚糖并与多肽骨架连接的高分子物质。
糖含量＞95%糖脂Glycolipid: 由糖通过其半缩醛羟基以糖苷键与脂质相连的化合物。
N-连接糖蛋白：糖蛋白的糖链与蛋白部分的Asn-X-Ser序列的天氡酰胺氮以共价键连接称N-连接糖蛋白。
N-连接糖蛋白的糖基化位点为Asn-X-Ser/ThrO-连接糖蛋白：糖蛋白糖链与蛋白部分的丝/苏氨酸残基的羟基相连，称为O-连接糖蛋白糖肽键（N和O）：糖蛋白中的寡糖链的还原端残基与多肽链的氨基酸残以多种形式共价连接，形成的连键称为蛋白聚糖：是一条或多条糖胺聚糖以共价键与核心蛋白形成的大分子糖复合物化合物（核心蛋白，糖胺聚糖，连接区寡糖）糖胺聚糖：由己糖醛酸或半乳糖与氨基己糖构成的二糖单位重复几十到几百次组成的线性糖链。
（透明质酸，硫酸软骨素，硫酸皮肤素，硫酸角质素，硫酸乙酰肝素/肝素）糖密码：每一聚糖都有一个独特的能被蛋白质阅读，并与蛋白质相结合的三维空间构象糖蛋白中糖链的生物学功能：分子间: 细胞-细胞间识别、粘附和结合病原体, 趋靶于组织。
分子内:蛋白质的正确折叠、细胞内定位、生物活性、溶解度、抗原性、生物半寿期、蛋白酶敏感性等；介导专一的“识别”和“调控”生物过程。
泛素化和蛋白酶体所介导的蛋白质降解途径
泛素化和蛋白酶体所介导的蛋白质降解途径随着生物技术不断发展，蛋白质降解的途径也被越来越多地关注
和研究。
其中，泛素化和蛋白酶体所介导的蛋白质降解途径是两种非
常重要的途径。
泛素化是指通过泛素连接酰化酶（E1）、泛素结合酶（E2）和泛
素连接酶（E3）等多种酶参与的一种降解途径。
当人体内的蛋白质需
要被降解时，其被标记上泛素，从而被蛋白酶体识别并降解。
泛素化
途径具有高度专一性和选择性，因此被广泛应用于调节细胞周期、转
录调控、信号转导等重要生命活动。
与之相似的是蛋白酶体所介导的蛋白质降解途径，也是细胞内重
要的蛋白质质量控制机制之一。
蛋白酶体是一种分子大小为12S的多
酶体复合体，它们以高度选择性地降解特定的蛋白质。
蛋白质的降解
过程是由一种名为蛋白酶体状的复合酶所调控的。
蛋白酶体状酶在蛋
白酶体中负责将泛素连接的蛋白质降解成小分子物质，以便细胞能够
重新利用它们。
这两种蛋白质降解途径在维持细胞内正常代谢和生长发育中起着
至关重要的作用。
它们不仅能够清除细胞内的有害蛋白质和失去活性
的蛋白质，同时也可以促进细胞生命活动所需的功能蛋白生成。
此外，泛素化和蛋白酶体所介导的蛋白质降解途径也成为了细胞自我调节、
病毒感染和免疫反应等方面的研究热点。
在这个信息化时代，掌握这些蛋白质降解途径的研究成果，对于生命科学的发展和创新将有着广阔的前景。
我们相信，在科学家们的不懈努力下，更多深入生物学奥秘的途径将会被发现和研究。
cullinringe3泛素连接酶化介导的降解途径
cullinringe3泛素连接酶化介导的降解途径
Cullin-RING泛素连接酶（CRLs）是细胞内一种重要的蛋白质降解途径，它们通过识别和标记需要降解的蛋白质，将其送往蛋白酶体进行降解。
其中，CRL3是一种较小的CRLs，由Cullin-3、RING手指蛋白和可能的其他调节因子组成。
CRL3的主要功能是介导某些蛋白质的泛素化降解，这些蛋白质
通常与细胞周期、DNA修复和信号转导等过程相关。
当细胞内这些蛋白质的浓度过高或过低时，CRL3能够快速响应并调节它们的水平，
从而维持细胞的稳态。
CRL3的工作机制相对复杂。
首先，它需要识别并结合需要降解
的蛋白质，这通常是通过蛋白质上的特定氨基酸序列实现的。
一旦结合，CRL3会招募一种名为E2的泛素结合酶，该酶将泛素分子转移到目标蛋白质上。
随后，CRL3将标记后的蛋白质送往蛋白酶体进行降解。
在Cullin-RING泛素连接酶的降解途径中，CRL3的作用至关重要。
它不仅能够快速响应细胞内的变化，还能够精确地调节蛋白质的水平，从而维持细胞的正常功能。
未来对CRL3降解途径的研究将有助于更
深入地理解细胞内蛋白质稳态的维持机制，并为相关疾病的治疗提供新的思路。
泛素介导的蛋白质降解与肿瘤发生
李艳凤, 张强, 朱大海(中国医学科学院基础医学研究所中国协和医科大学基础医学院, 北京100005)摘要: 泛素介导的蛋白质降解途径是降解细胞内蛋白质的主要途径, 在维持细胞正常的蛋白质代谢中起着至关重要的作用。
泛素介导的蛋白质降解途径的异常与许多疾病特别是肿瘤的发生密切相关。
通过介绍泛素介导的蛋白质降解途径在细胞周期、DNA修复、细胞凋亡中的作用, 系统阐述了泛素介导的蛋白质降解途径与肿瘤发生的关系。
关键词: 基因表达调控; 泛素; 蛋白质降解; 细胞周期; DNA修复; 细胞凋亡; 肿瘤发生中图分类号: Q519 文献标识码: A 文章编号: 0253-9772(2006)12-1591-06The Ubiquitin-Proteasome Proteolytic Pathway and TumorigenesisLI Yan-FenG, ZHANG Qiang, ZHU Da-Hai(Department of Biochemistry and Molecular Biology, Institute of Basic Medical Sciences, Chinese Academy of MedicalSciences & Peking Union Medical College, Beijing 10005, China)Abstract: The ubiquitin-proteasome proteolytic pathway, a major pathway for protein degradation in cells, plays a critical role in the protein metabolism. So abnormality of the ubiquitin-proteasome proteolytic pathway is closely related to many diseases, especially cancer. In this paper, we reviewed the study of the significant role of the ubiquitin-proteasome proteolytic pathways during the cell cycle, DNA repair and apoptosis, especially the relationship between these pathways and tumorigenesis.Key words: gene expression and regulation; ubiquitin; protein degradation; cell cycle; DNA repair; apoptosis; tumorigenesis蛋白质是执行生命活动的基本分子, 细胞中的蛋白质不断地处于合成、修饰与降解的代谢更新过程中。
自噬与泛素化蛋白降解途径的分子机制及其功能
HEREDITAS (Beijing) 2011年ISSN 0253-9772 自噬与泛素化蛋白降解途径的分子机制及其功能1陈科, 程汉华, 周荣家武汉大学生命科学学院，武汉 430072摘要：细胞内所有的蛋白质和大多数的细胞外蛋白都在不断的进行更新，即它们在不断地被降解，并被新合成的蛋白质取代。
细胞内蛋白的降解主要通过两个途径，即自噬和泛素蛋白酶体系统。
自噬是一种由溶酶体介导的细胞内过多或异常蛋白质的降解机制。
在细胞内主要有3种类型的自噬，即分子伴侣介导的自噬、微自噬和巨自噬。
泛素蛋白酶体系统是由泛素介导的一种高度复杂的蛋白降解机制，它参与降解细胞内许多蛋白质并且这个过程具有高度特异性。
细胞内蛋白质的降解参与调节许多细胞过程，包括细胞周期、DNA修复、细胞生长和分化、细胞质量的控制、病原生物的感染反应和细胞凋亡等。
许多严重的人类疾病被认为是由于蛋白质降解系统的紊乱而引起的。
文章综述了自噬和泛素化途径及其分子机制，以及蛋白质降解系统紊乱的病理学意义。
关键词: 蛋白质降解；自噬; 泛素蛋白酶体系统Molecular mechanisms and functions of autophagyand the ubiquitin-proteasome pathwayCHEN Ke, CHENG Han-Hua, ZHOU Rong-JiaLife Science College, Wuhan University,Wuhan 430072, ChinaAbstract：All proteins in eukaryotic cells are continually being degraded and replaced. Autophagy and theubiquitin-proteasome system are two mechanisms for intracellular protein degradation. Autophagy is mediated bylysosome, and is further divided into chaperone-mediated autophagy, microautophagy and macroautophagy. Theubiquitin-proteasome system is highly complex and mediated by ubiquitin, which participates in intracellularprotein degradation in a specific manner. It is now known that degradation of intracellular proteins is involved inregulation of a series of cellular processes, including cell-cycle division, DNA repair, cell growth anddifferentiation, quality control, pathogen infection, and apoptosis. The aberrations in the protein degradationsystems are involved in many serious human diseases. The present review summarizes the mechanisms of proteindegradation and related human diseases.Keywords：protein degradation; autophagy; ubiquitin-proteasome system收稿日期：2011-06-03；修回日期：2011-08-19 基金项目：转基因生物新品种培育重大专项（编号：2009ZX08009-148B）作者简介：陈科，博士研究生，研究方向：动物发育遗传学。
2004 年诺贝尔化学奖-泛素调节蛋白质降解简介
泛素介导的蛋白质降解系统_从基础研究到临床应用_AaronCiechanover
文章编号 ：１００４－０３７４（２０１０）０３－０２１２－０４泛素介导的蛋白质降解系统——从基础研究到临床应用Aaron Ciechanover（以色列工学院医学科学研究所）摘 要：２０世纪６０￣８０年代，大多数生物科研人员都致力于核酸和遗传信息传递的研究。
蛋白质降解被认为是非特异的过程，因此没有人感兴趣。
泛素修饰的发现使蛋白质降解领域发生革命性的变化，人们逐渐认识到蛋白质降解是一个特异的受严格调控的过程。
细胞内蛋白质降解事件的发生会调节许多生命过程，如细胞增殖、分化、衰老和死亡。
细胞内蛋白质降解调控异常也会引发多种疾病，包括癌症和神经退行性疾病。
人们对细胞内蛋白质降解的研究已经取得一定成果，但是还有很多问题没有解决，全面解读该过程还需要更多的努力和探索。
关键词：泛素；蛋白酶体；蛋白质降解；癌症中图分类号：Ｑ５９１．２；Ｒ７３０．２３１．３ 文献标识码：ＡThe ubiquitin proteolytic system – from bench to the bedsideAaron Ciechanover(Medicine Technion-Israel Institute of Technology, Haifa, Israel)Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｓｉｘｔｉｅｓ ａｎｄ ｅｉｇｈｔｉｅｓ， ｍｏｓｔ ｌｉｆｅ ｓｃｉｅｎｔｉｓｔｓ ｆｏｃｕｓｅｄ ｔｈｅｉｒ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｏｎ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ ｎｕｃｌｅｉｃ ａｃｉｄｓａｎｄ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｄｅｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ． Ｐｒｏｔｅｉｎ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｗａｓ ａ ｎｅｇｌｅｃｔｅｄ ａｒｅａ， ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｔｏ ｂｅ ａ ｎｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ， ｄｅａｄ－ｅｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｗｈｉｌｅ ｉｔ ｗａｓ ｋｎｏｗｎ ｔｈａｔ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｄｏ ｔｕｒｎｏｖｅｒ， ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｅｘｔｅｎｔ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｙｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ－ｗｈｅｒｅｂｙ ｄｉｓｔｉｎｃｔ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｈａｖｅ ｈａｌｆ－ｌｉｖｅｓ ｔｈａｔ ｒａｎｇｅ ｆｒｏｍ ａ ｆｅｗ ｍｉｎｕｔｅｓ ｔｏ ｓｅｖｅｒａｌ ｄａｙｓ－ ｗａｓ ｎｏｔａｐｐｒｅｃｉａｔｅｄ． Ｔｈｅ ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｃａｓｃａｄｅ ｏｆ ｕｂｉｑｕｉｔｉｎ ｐａｔｈｗａｙ ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｉｚｅｄ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ． Ｔｈｅ ｈｉｇｈｃｏｍｐｌｅｘｅｄ， ｔｅｍｐｏｒａｒｉｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ａｎｄ ｔｉｇｈｔｌｙ ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｐｒｏｔｅｉｎ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｐｌａｙｓ ｍａｊｏｒ ｒｏｌｅ ｉｎ ａｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ ｂａｓｉｃ ｐａｔｈｗａｙｓ ｄｕｒｉｎｇ ｃｅｌｌ ｌｉｆｅ ａｎｄ ｄｅａｔｈ． Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｔｈｗａｙ ａｒｅ ｉｍｐｌｉｃａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｔｈｏｇｅｎ－ｅｓｉｓ ｏｆ ｍａｎｙ ｄｉｓｅａｓｅｓ， ｃｅｒｔａｉｎ ｍａｌｉｇｎａｎｃｉｅｓ ａｎｄ ｎｅｕｒｏｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ａｍｏｎｇ ｔｈｅｍ． Ｄｅｓｐｉｔｅ ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ，ｔｈｅ ｕｎｋｎｏｗｎ ｓｔｉｌｌ ｅｘｃｅｅｄｓ ｗｈａｔ ｗｅ ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ ｋｎｏｗ ｏｎ ｉｎｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ ｐｒｏｔｅｉｎ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｍｏｒｅ ｅｆｆｏｒｔ ｉｓｎｅｅｄｅｄ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｕｂｉｑｕｉｔｉｎ； ｐｒｏｔｅａｓｏｍｅ； ｐｒｏｔｅｏｌｙｓｉｓ； ｃａｎｃｅｒ２０世纪５０年代，Ｗａｌｓｏｎ和Ｃｒｉｃｋ解读了ＤＮＡ的双螺旋结构，建立了生物学中心法则。
蛋白质的泛素化降解总结
蛋白质的泛素化降解总结仅作参考，如有抄袭，依法追究目录：1.研究背景2.泛素化降解途径2.1泛素的基本结构2.2泛素化的过程2.3 E3酶对蛋白底物的识别2.4 蛋白底物在26S蛋白酶体中的降解3.研究的意义以及应用4.研究展望真核生物细胞中的蛋白质泛素化降解摘要：蛋白质是执行生命活动的基本分子,细胞中的蛋白质不断地处于合成、修饰与降解的代谢更新过程中。
保持细胞正常的蛋白质代谢对于生命的正常功能至关重要。
目前所知蛋白质的降解主要通过两种途径:溶酶体降解途径和泛素介导的蛋白酶体降解途径。
溶酶体降解途径是一个非选择的蛋白质降解途径,主要降解通过摄粒作用或胞饮作用进入细胞内的外源蛋白质;而泛素介导的途径是一个受到严格的时空调控的特异性蛋白质降解途径。
泛素系统广泛存在于真核生物中，是精细的特异性的蛋白质降解体系。
泛素是一种序列保守的小分子蛋白质，蛋白质与泛素结合后，被蛋白酶体通过消耗ATP的方式降解。
泛素系统由泛素、26S 蛋白酶体、多种酶（E1、E2、E3去泛素酶等）组成。
其中E1和E2被称为泛素活化酶和泛素载体酶。
泛素连接酶E3负责连接泛素与特异性底物，这样泛素化底物可以被26S蛋白酶体降解为若干肽段。
泛素系统在真核生物中有非常重要的作用，通过降解蛋白质，调节细胞的分化、免疫，参与转录、分泌调控和细胞形成等，与人类的某些疾病有关。
本文就泛素系统的组成、调控机制和研究进展做一介绍。
关键字：泛素系统；E3；26S蛋白酶体正文：1.研究背景蛋白质在细胞内的降解是一个复杂的过程，但是又是一个高度有序的过程。
真核生物中蛋白质的降解绝大多数都是由泛素系统完成。
蛋白质首先是由泛素分子所特异性识别结合，在泛素分子的介导下，由泛素活化酶E1、泛素载体蛋白E2以及泛素连接酶E3特异性作用，与26S蛋白酶体作用，被切割成多肽。
多聚泛素链可以还原成单体，循环使用。
泛素与细胞的多种生命活动有关，例如细胞生长发育过程中组织抑制因子的选择性降解；细胞周期中，周期蛋白选择性降解等。
泛素—蛋白酶途径降解蛋白质与疾病
蛋白酶体结构
26S 蛋白酶体包括2个19S调控 蛋白和一个20S核心蛋白
20S 蛋白酶体至少有三种不同的蛋白酶 活性
已知的20S 蛋白酶体蛋白酶 活性至少有三种，催化位点 均位于β亚基上，分别是： 类糜蛋白酶活性（β5），
类胰蛋白酶活性（β2），
肽-谷氨酰肽水解酶活性（β1）
泛素
泛素由 76 个 aa 组成，广泛存在 于真核生物，不同来源的泛素蛋 白具有类似的结构、功能和免疫 学特征，其空间结构如图 1 所示。 其功能位点为 C- 末端 76Gly残基 和 Lys 残基， 76Gly 残基能与 E1 、 E2 、 E3 以共价键相互作用。泛 素是UPP的重要组成部分，激活 后识别、 标记靶蛋白。
近年来发现泛素系统也与神经细胞 变性有关。如引起帕金森病的一个重要 因子是 Parkin,后者是泛素和蛋白的 E3 连 接酶,能与E2 UbcH7 和UbcH8 共同作用, 而 Parkin 自身也是经泛素化调节降解 , 一 旦Parkin变性,影响某些蛋白降解 ,就会引 起多巴胺类神经元的毒性损伤而引起常 染色体隐性少年型帕金森病( autosomal recessive juvenile parkinsomism)。
单泛素化
单泛素化是一个由多种酶（ E1 、 E2 、 E3 ）和ATP 参与的级联反应。与磷酸化相 似，泛素化是一个可逆的过程，通过泛素 化酶和去泛素化酶维持平衡。单泛素化不 能降解靶基因，只是起到调节作用。泛素 化过程如下图所示。
图1 泛素化的过程
多聚泛素化
多聚泛素化，即由数个泛素分子形成的泛素链 C端的甘氨酸与单泛素化底物特异性结合。Ub 与 靶蛋白的共价连接，至少需要4 － 5 个Ub 连接到 靶蛋白上，形成多聚泛素链。
泛素化和蛋白酶体所介导的蛋白质降解途径
泛素化和蛋白酶体所介导的蛋白质降解途
径
泛素化和蛋白酶体是两种重要的蛋白质降解途径。
泛素化是一种通过连接泛素分子来标记蛋白质的过程，而蛋白酶体则是一种特殊的细胞器，能够将被泛素标记的蛋白质降解为小分子。
泛素化是一种非常重要的蛋白质降解途径。
在这个过程中，泛素分子会被连接到目标蛋白质的特定位置上。
这个过程需要多个酶的参与，包括泛素激活酶、泛素连接酶和泛素去除酶。
泛素化的主要作用是标记蛋白质，使其能够被蛋白酶体识别并降解。
此外，泛素化还能够调节蛋白质的功能和稳定性，对于细胞的正常生理过程具有重要的作用。
蛋白酶体是一种特殊的细胞器，能够将被泛素标记的蛋白质降解为小分子。
蛋白酶体由多种蛋白质组成，其中最重要的是蛋白酶体核心复合物。
这个复合物包括多种蛋白质，其中最重要的是ATP酶和泛素连接酶。
这些蛋白质能够协同作用，将被泛素标记的蛋白质降解为小分子。
泛素化和蛋白酶体是两种非常重要的蛋白质降解途径。
它们能够协同作用，对于细胞的正常生理过程具有重要的作用。
在细胞中，泛素化和蛋白酶体能够清除不需要的蛋白质，维持细胞内环境的稳定性。
此外，它们还能够调节蛋白质的功能和稳定性，对于细胞的正常生理过程具有重要的作用。
因此，泛素化和蛋白酶体的研究对于
理解细胞生物学和疾病发生机制具有重要的意义。
泛素介导的蛋白质降解
此提取物可被分为两个部分，当两部 （6）泛素短链在蛋白酶体开口处被识别，泛素标记物被切除，蛋白质被切割成小片段。
MCL1是维持祖细胞和干细胞多能性的重要基因，并且在泛素化的过程中MCL1对BCL2(与细胞凋亡有关)前体存活也具有重要的意义。 1、《化学教育》2004 年第 11 期《泛素调节的蛋白质降解》 2004 年诺贝尔化学奖简介 李炎武 谭卫兵 邝雪英 张伟
• 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
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
• 蛋白质与泛素蛋白或泛素样蛋白（UBL）相结合，UBL 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
E1与ATP结合后，催化泛素羧基末端腺嘌呤化，同时释放无机焦磷酸（PPi）。 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E3酶，它只对待降解的蛋白质进行泛素化标记。
，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。
• 1977年开始Avram Hershko致力于研 究网状细胞提取物。在试图利用色谱 能够调节被修饰蛋白的稳定性、功能活性状态以
泛素介导的蛋白质降解通用课件
THANKS.
蛋白质组学分析
利用蛋白质组学技术，对细胞或组织中蛋白质进行大规模分析， 了解泛素化蛋白质的种类和丰度。
相互作用研究
通过免疫共沉淀等方法，研究泛素化蛋白与其他蛋白质的相互作用 ，了解其在细胞内的功能和降解机制。
磷酸化与去磷酸化研究
分析磷酸化与去磷酸化对蛋白质稳定性和泛素化降解的影响，探讨 其在信号转导和细胞周期调控中的作用。
亨廷顿蛋白的降解障碍是重要原因。
癌症
泛素-蛋白酶体系统在癌症发生、发展 中起重要作用，如对细胞周期、细胞 凋亡和DNA修复等关键过程的调节。
抑制泛素-蛋白酶体系统的活性或功能 是癌症治疗的一种策略，已有多种靶 向泛素-蛋白酶体系统的药物进入临床 试验阶段。
肿瘤细胞常通过泛素化修饰来调控关 键蛋白的稳定性，进而影响肿瘤细胞 的增殖、分化和转移。
展望与未来研究方
05
向
深入研究泛素介导的蛋白质降解的机制
泛素化蛋白底物识别机制
研究泛素化蛋白底物的特异性识别过程，以及泛素化修饰对蛋白底物稳定性和功能的影响 。
泛素化酶的调控机制
探讨泛素化酶的活性调节，以及其在不同生理条件下的变化规律，以深入理解泛素化过程 。
泛素-蛋白酶体系统的进化与比较研究
通过比较不同物种中泛素-蛋白酶体系统的结构和功能，揭示其进化规律和适应性。
其他疾病
心血管疾病
泛素-蛋白酶体系统参与心肌肥厚、动脉粥样硬化等心血管疾病的 发生和发展。
糖尿病
泛素-蛋白酶体系统对胰岛素信号通路的调节在糖尿病发病过程中 发挥重要作用。
感染性疾病
一些病毒和细菌利用泛素-蛋白酶体系统来调控宿主的免疫反应和细 胞凋亡过程，影响感染性疾病的发病和病程。
蛋白质降解的生物化学机制
蛋白质降解的生物化学机制蛋白质是生物体内的重要分子，它们在维持生命活动过程中起着重要的作用。
然而，随着时间的推移，蛋白质会逐渐老化或受到外界条件的影响而失去功能，需要被降解和清除。
蛋白质的降解是细胞内的一个关键过程，它由一系列生物化学机制调控。
一、泛素-蛋白酶体系统泛素-蛋白酶体系统是蛋白质降解中最常见的途径之一。
在这个系统中，蛋白质的降解是通过一系列酶的协作完成的。
首先，目标蛋白质上的泛素分子被连接到蛋白质上，这个过程称为泛素化。
泛素化是由泛素激活酶（E1）、泛素结合酶（E2）和泛素连接酶（E3）协同完成的。
泛素连接到蛋白质上后，蛋白质被识别并被泛素连接酶（E3）转移到蛋白酶体内，随后，在蛋白酶体中，蛋白质被泛素连接酶（E3）的作用下被泛素连接酶（E1）和泛素连接酶（E2）协同降解为小肽片段。
二、蛋白酶介导的降解途径蛋白酶介导的降解途径是通过蛋白酶的活性直接降解蛋白质。
蛋白酶是一类具有特定降解蛋白质功能的酶，它能够识别特定的肽链并将其切割成较短的片段。
在这个过程中，蛋白质的三维结构发生改变，导致其失去功能并容易被蛋白酶降解。
三、自噬途径自噬是一种特殊的蛋白质降解途径，它通过细胞内的溶酶体系统将细胞内的老化或损坏的蛋白质、细胞器和其他的宏分子降解掉。
自噬通过分泌液泡来识别和包裹目标物质，随后包裹体与溶酶体融合，被消化酶降解，释放出氨基酸和其他营养物质，供细胞再利用。
四、选择性蛋白质降解途径除了以上三种主要的降解途径外，还存在一些选择性的蛋白质降解途径。
这些途径通常用于特定类型的蛋白质，如细胞周期蛋白，转录因子等特定功能蛋白质的降解。
在这些途径中，特定的酶或蛋白通过特定机制将目标蛋白质降解为较短的片段，以维持细胞中的正常功能和代谢活动。
综上所述，蛋白质降解是细胞内一系列生物化学机制的共同作用结果。
泛素-蛋白酶体系统、蛋白酶介导的降解途径、自噬和选择性蛋白质降解途径等都在不同程度上参与了蛋白质的降解和清除。
泛素降解系统
2，标记工具——泛素
泛素是一种多肽,由 76 个氨基酸构成, 分子质量为8. 45ku ,1975 年从小牛的胰脏 中分离出来,其空间结构如右图 。随后在 除了细菌以外的许多不同组织和有机体中 被发现,因而被冠以“泛”字(来源于拉丁 文ubique ,英文意思为everywhere)。它能 与蛋白质形成牢固的共价键,蛋白质一旦被 它标记上就会被送到细胞内的“垃圾处理 厂”进行降解。
1，待降解蛋白质的标记
真核细胞中含有6000至30000个蛋白质合成基因,编码 至少同等数量的蛋白质。在对蛋白质的研究中很多工作都 致力于阐述细胞怎样控制特定蛋白质的合成，而对其相反 过程即蛋白质的降解，研究得相对较少。大多数负责蛋白 质降解的酶作用时都不消耗能量。在已知的许多蛋白质降 解酶中，一个典型的例子是胰岛素，其作用是将小肠中的 食物蛋白质转化为氨基酸。另一个典型的例子是细胞中的 溶酶体，其作用是降解从细胞外吸收进来的蛋白质。它们 在作用的过程中均不消耗能量。
4，蛋白酶体——细胞的废物处理机器
右图为蛋白酶体结构示意图(左为剖面图,内黑点为活 性部位) 蛋白酶体被称为“垃圾处理厂”,通常一个人 体细胞内大约含有30000 个蛋白酶体。蛋白酶体包括两 种形式:20S 复合物和26S复合物,而26S 复合物又由20S 复合物和19S 复合物组成,主要负责依赖泛素的蛋白质 降解途径。26S 复合物是一种筒状结构 ,活性部位(20S 复合物) 在筒内,能将所有蛋白质降解成含7 个～9 个氨 基酸的多肽。
(1) 酶E1 激活泛素分子,此过程需要ATP 能量。 (2) 泛素分子被激活后被运送到E2 上,E2 负责将泛 素绑在被降解的蛋白 . (3) E3 能识别被降解的蛋白质。当 E2 携带泛素分 子在 E3 的指引下接近被降解蛋白质时, E2 就把泛素 分子绑在被降解蛋白质上(标记) 。 (4) 酶 E3 释放出被泛素标记的蛋白质。 (5) 不断重复上述过程,直到蛋白质上绑有一定数 量的泛素分子后被送到蛋白酶体。 (6) 蛋白酶体接收被泛素分子标记的蛋白质并将其 切成由 7 个～9 个氨基酸组成的短链。
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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。
蛋白质的去泛素化
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,它们能够水解泛素和底物蛋
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。
• 1977年开始Avram Hershko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，Aaron Ciechanover和Avram Hershko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。
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，
引导的蛋白质降解过程的特异性的。
“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； • （蛋白质的泛素化） • （4）E3酶释放已被泛素标记的蛋白；
• 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。
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
（5）重复最后 一步，直至蛋 白质上连接的 多个泛素形成 一条短链； （6）泛素短链 在蛋白酶体开 口处被识别， 泛素标记物被 切除，蛋白质 被切割成小片 段。
多步泛素引发学说 视频
蛋白质的泛素化
• E1与ATP结合后，催化泛素羧基末端腺嘌呤化，同时 释放无机焦磷酸（PPi）。E1活化位点的半胱氨酸硫醇 激活泛素腺嘌呤核苷酸中间产物上的羧基，形成一个泛 素硫酯键。
• E2激活的重要条件是位于UBC结构域的一个保守半胱 氨酸催化位点与泛素羧基端形成一个硫酯键。
• E3催化被E2活化的泛素C-端甘氨酸与底物或下一个泛 素的赖氨酸间形成泛素异肽键 (Isopeptide bond)。
蛋白质泛素化
返回
蛋白酶体
• 每个人体细胞中含有30000个呈桶状的大小 约为20S蛋白酶体，他们能够将几乎所有的 蛋白质降解成7到9个氨基酸长度的肽链。 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 入活性部位的唯一通路是“锁”（lock， 一种19S的复合物），它能够识别被泛素化 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窄通道，进入位于桶 状结构中心的活性位点。
蛋白酶体
• 在活性位点目标蛋白质被降解成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。此外，19S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 （去泛素化）。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E3酶 ，它只对待降解的蛋白质进行泛素化标记 。
•蛋白酶复合体源自•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
泛素介导的蛋白质降解
2004年10月6日，两名以色列科学家阿龙·切哈诺沃 （Aaron Ciechanover）、阿夫拉姆·赫什科 （Avram Hershko）和一位美国科学家欧文·罗 斯（Irwin Rose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。
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
泛素调节的蛋白质降解概述
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。
• 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