什么是泛素化修飾？

真核細胞中的蛋白質翻譯加工主要有兩條途徑，一條是信號肽引導的內質網-高爾基體途徑，即分泌途徑，另一條是游離核糖體途徑。

前者包括分泌蛋白、膜蛋白和溶酶體蛋白，后者主要是胞漿蛋白、核蛋白和一些細胞器蛋白。

分泌途徑的翻譯主要在內質網完成，而另一條途徑是在游離核糖體上完成翻譯，然后被特異定位標簽引導進入線粒體、葉綠體、

過氧化物酶體及細胞核等處，沒有標簽的就留在胞漿。

2004年諾貝爾化學獎頒發給以兩名色列和一名美國科學家，以表彰他們發現了泛素調節的蛋白質降解，從此拉開了研究生物體泛素化

修飾的序幕；

    泛素（Ubiquitin）是一種由76個氨基酸組成的小分子多肽，存在于真核生物的所有組織中；在哺乳動物、酵母和植物之間只有

三種氨基酸的差異，泛素表現出顯著的進化保守性；

人類基因組中的四個基因編碼泛素：UBB，UBC，UBA52和RPS27A，所編碼的泛素多肽可聚集形成多聚泛素鏈；

     泛素化系統降解蛋白質的原理：

（1）泛素活化酶( ubiquitin activating enzyme,E1) 在ATP的參與下催化泛素C 末端的甘氨酸（ Gly ）, 形成泛素-腺苷酸中間產物, 然后

激活的泛素被轉移至E1酶的

半胱氨酸（Cys）殘基上。

（2）活化的泛素通過轉酰

基作用進一步轉移到泛素結合蛋白( ubiquitin conjugating enzyme, E2)上, 形成E2-泛素巰基酯。

（3）E2- 泛素復合體接下來可以有兩種方式與要降解的底物蛋白質結合：一是直接從E2 轉移給底物蛋白質形成泛素- 蛋白質復合體；

二是底物蛋白質首先與泛素連接酶( ubiquitin ligating enzyme, E3) 結合, 然后底物蛋白質與E2 轉移的泛素結合。在所有依賴E3 的連接

和一些非依賴E3 的連接反應中, 多個泛素單元可與底物蛋白質連接成泛素多聚鏈, 各個泛素單體之間連接的位點主要是第48 位的賴氨酸( Lys48) 。

最終泛素- 蛋白質復合體主要是被一種沉降系數為26S 的蛋白酶體所識別降解, 少數被溶酶體和小泡內的酶降解。同時由泛素C 末端水解酶

( Ub C terminal hydrolase) 釋放泛素供再循環利用。E3對靶蛋白的特異性識別在泛素調節路徑中起決定作用。

  泛素化是一個可逆的過程，它存在一個重要的對立機制——去泛素化，這一途徑的存在,使得調控可以向兩個方向進行,提高了細胞內的信號通路的多樣性。

     去泛素化作用原理：催化水解泛素分子C末端的多肽鏈連接，即從活性硫醇位點將泛素與靶蛋白拆開，從而去除和解聚底物蛋白質上的多聚泛素鍵，

防止多聚泛素在底物蛋白的聚集（Kim JH et al., 2003）。

     目前已在人類發現的有600多種E3連接酶；在穩定狀態下，可以檢測到數千個細胞內蛋白上的20000個泛素化位點（Clague et al., 2015; Kim et al., 

2011; Udeshi et al., 2013）；

     E3連接酶（根據結構域的不同）主要分兩種類型：HECT結構域以及RING結構域。HECT結構域的E3連接酶先自身結合泛素然后將泛素轉移至底物，

而RING結構域的E3連接酶使E2酶直接將泛素轉移至底物（Husnjak K et al., 2012）；

E3對靶蛋白的特異性識別在泛素調節路徑中起決定作用。

    小結：

    泛素-蛋白水解酶體途徑（UPP）是通過E1、E2、E3酶系統將泛素或泛素樣蛋白標記到靶蛋白，從而蛋白酶體將其降解的過程，生物體為保持平衡，

還存在對立的去泛素化系統，即水解泛素與靶蛋白的連接。E3連接酶特異性識別靶蛋白，在UPP過程中起決定性作用，因此對泛素化的研究主要集中在

E3連接酶與靶蛋白之間相互作用的研究。