泛素 蛋白酶体系统PPT精选文档

泛素是于1975年发现的 一种在真核生物细胞内 高度保守的多肽，由76 个氨基酸组成，分子量 约85 kD。泛素分子紧 密折叠成球形，5股混 合的R片层形成一个腔 样结构，内部对角线位 置有1个a螺旋。这个结 构称为泛素折叠。
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Functionally relevant features of the Ub structure. The seven lysine residues are shown in red and labeled, while the L8–I44–V70 hydrophobic patch is shown in gold ball-andstick
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E3s(泛素连接酶)
● 底物识别（binds directly or indirectly）和催化 泛素转移(directly or indirectly, from a thiolester intermediate) ● 决定泛素化途径的底物的多样性和选择性
Possible mechanisms of ubiquitin transfer by different types of E3 enzymes.
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E3s的分类
不同类型的E3s之间没有同源性，目前发现有四种类型的 E3：
● N-end rule E3
● hect (homologous to E6-
APC-terminus) domain family
● Cyclosome or anaphase promoting complex (APC)
● E2s都含有一个保守的大约150个氨基酸的核心结 构域，在结构域的中央是决定E2s活性的Cys残基，位 于蛋白表面浅的裂隙内,结构可能与E3s的识别、E2s 自身的活性以及底物识别有关。 ● 部分E2对底物蛋白的作用是有特异性的，如参与 DNA修复的Ubc2/Rad6 ● 这种特异性可能来自于E2s与特异性的E3s之间的 相互作用
SUMO 化修饰异常与许多人类重大疾病密切相关 ，如过 表达Ubc9促进乳腺癌细胞的生长及肿瘤的发生；在肺癌、 乳腺癌、前列腺癌、结肠-直肠癌和脑癌细胞中SUMO连 接酶E3(PIAS3)都存在不同程度的表达上调 。
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多聚泛素分子的连接
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泛素分子中的7个赖 氨酸残基：
K6 K11 K27 K29 K33 K48 K63
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经泛素-蛋白酶体途径降解的细胞蛋白：
• 细胞表面受体 • 信号传导蛋白 • 转录因子 • 细胞周期调控的相关蛋白
故泛素-蛋白酶体系统参与细胞内多种代谢过程,包 括细胞表面受体的下调、细胞内信号转导、转录以 及细胞周期的调控，并与细胞凋亡、免疫应答以及 细胞的一些生理功能和病理状态有着密切的联系。
ligase complex
● Phosphoprotein-ubiquitin
Fra Baidu bibliotek
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N-end rule E3
E3α：大约200KD,识别并有特殊的结合N端序列由碱性氨基酸 或疏水氨基酸组成的蛋白的位点;
一些没有符合N端规则的N端氨基酸序列的蛋白底物， 可以结合在E3α假定的“body”位点。
E3β：识别并结合N端氨基酸不带电、小侧链的蛋白。
泛素
疏水核心和大量的氢键， 赋予泛素特殊的稳定性， 能够防止在结合和靶向 性降解循环中变性失活， 从而保证泛素循环的运 行。C末端第76位含有 一个泛素化必须的甘氨 酸。泛素与其它蛋白都 是通过C-未端第76位甘 氨酸来连接的。
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拥有双甘氨酸残基的 SUMO，C-末端甘氨酸 通过硫酯键与E1激活酶 的半胱氨酸残基相连。 Ubc9是目前发现的唯一 一种E2结合酶，它可以 直接识别底物，从而最 终将SUMO通过异肽键 偶联到底物蛋白的赖氨 酸残基上。
THE UBIQUITIN SYSTEM
NK 分享
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泛素-蛋白酶体途径
• 真核生物细胞内蛋白质选择性 降解的重要途径
• 将蛋白共价连接上单个或多个范素分子 • 催化范素化的酶有：泛素活化酶（E1），
泛素结合酶（E2），泛素蛋白质连接酶（E3） • 由26S蛋白酶体识别和降解
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Enzymatic reactions of the ubiquitin system
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2004年10月6日，瑞典皇家科学院宣布，将2004年诺贝尔化 学奖授予以色列科学家阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科和美 国科学家欧文·罗斯(从左至右)，以表彰他们发现了泛素调节 的蛋白质降解。
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泛素
Functionally relevant features of the Ub structure. The seven lysine residues are shown in red and labeled, while the L8–I44–V70 hydrophobic patch is shown in gold ball-andstick
Functionally relevant features of the Ub structure. The seven lysine residues are shown in red and labeled, while the L8–I44–V70 hydrophobic patch is shown in gold ball-andstick
• 仅有单一的E1 ，对靶蛋白无特异性 • 大约1100个氨基酸，含有位置固定的保守的半
胱氨酸残基 • E1有2个亚型Ela和Elb ，是由同一个mRNA在不
同的起始位点翻译而成的，存在于细胞浆和细 胞核中
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级联反应的第二步是泛素分子在E2s (泛素结合 酶 或 Ubcs)催化经过转硫醇反应从E1半胱氨酸残基 转移给E2s活化的半胱氨酸位点。
泛素分子间不同的连 接方式 产生作用不同 的信号
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El可以水解ATP,与泛素的羧基末端形成高能硫酯键而激活泛素
在真核生物中，这个激活反应由两步构成:
ATP和泛素起始形成泛素-腺苷酸中间物并释 放PPi
泛素-腺苷酸中间物与E1半胱氨酸残基发生反 应形成E1-Ub硫酯键
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E1