泛素(2)

在S期定位于细胞质上的Cyclin DI被泛素化降解。如果使Cyelin Dl第268 位氨基酸发生突变, 突变的Cycln Dl会定位于细胞核中, 并且一直表达图。这说明Cyclin Dl通过泛素化途径降解可能受到细胞定位和磷酸化两个方面的调控。但是关于Cychn Dl降解的生物学意义还在研究中。cycln E在Gl期的晚期到S期的早期与CDK Z相结合, 启动了DNA 的复制。如果在细胞中Cyclin E过度表达, 会使细胞提早进入S 期, 造成细胞基因组的不稳定和肿瘤的形成。有研究证明,无论是独立存在的Cychn E, 还是与CDK Z 结合的Cyclin E都是通过泛素化途径降解的。Nakayajna等发现在小鼠中, 如果Cullins和基因失活, 会造成细胞中Cychn E含量的增加, 这说明与CDK Z结合的Cychn E是由依赖S CF的泛素化途径降解的。如果使与CDK Z结合的Cychn E在第380位的苏氨酸上发生磷酸化, 则Cychn E被泛素化, 进而被降解。而独立存在的Cychn E的降解不需要被磷酸化, 它的降解模式与处于结合状态的Cy-elil, E 是不同的。研究发现, Fbw 7 / hCed 4 / Ago (属于F一box proteins 家族的蛋白质) 的变异会阻止Cy-eli, I E 被泛素化降解。对Fbw 7/ hCed 4 / Ago变异的研究也暗示F 一box proteins 变异是人类肺癌和卵巢癌的致病机理。

3．2．泛素化和磷酸化协同作用调控蛋白质降解

越来越多的研究发现，丝氨酸和苏氨酸的磷酸化可以使底物蛋白质迅速经泛素蛋白酶体途径降解，一种叫。在细胞外信号的刺激下，可诱导的磷酸化使得泛素化机器能够识别磷酸化底物并对底物进行

泛素化标记，从而启动蛋白质降解。

真核生物的细胞周期是高度有序的调控过程，参与细胞周期调控的的主要调节因子包括：!细胞周期蛋白，因其含量在细胞周期中呈周期性变化而被发现并得名；细胞周期蛋白依赖性激酶的激酶活性被顺序激活，从而驱动细胞周期周而复始地转动，细胞不断增殖；#细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子，与结合并抑制其活性。 3．3．泛素化介导的非蛋白质降解功能

基因组频繁地受到外部的(如辐射)和内部的(如复制错误)各种损伤因子作用，引起损伤，因此DNA修复是保持基因组完整性所必需的．1987 年发现DNA 修复基因RAD6编码Ub 结合酶(E2)，第一次揭示了Ub 在DNA 修复中的作用。自此，泛素化被看作调节各种DNA 修复过程的中心机制。DNA损伤反应(DDR)是由若干蛋白质构成的信号级联反应，这些蛋白质充当DNA损伤的传感器、DNA 损伤信号转导器、协调DNA 修复的效应器．显然，许多DDR途径信号转导器是酶，这些 酶催化泛素化或催化蛋白质聚集UBD。已发现Ub在3种DDR 途径中起作用：DNA 跨损伤合成、范可尼贫血症和DNA 双链断裂修复．这些DNA 损伤耐受机制在避免破坏DNA 复制叉或在避免更具危害性的DNA 双链断裂中发挥着至关重要的作用。

1 细胞核增殖抗原修饰和DNA 跨损伤合成修复

细胞核增殖抗原(PCNA)是三聚体复制滑动夹，该夹绕着DNA，为招募其他涉及DNA 复制和修复的蛋白质提供一个平台．当DNA 受到紫外线或烷化剂损伤时，RING 域E3(RAD 18 )被RPA(一种单股结合DNA 的

蛋白质)招募至失速的复制叉，然后RAD 18 和RAD 6 ( 一种E2) 使失速复制叉上的PCNA 在K164 处单泛素化，单泛素化PCNA 招募跨损伤合成(TLS)聚合酶以置换高保真复制聚合酶．TLS 聚合酶一般显示低持续合成能力和低保真度．所以TLS 聚合酶可越过DNA 损伤位点使复制继续．之后，TLS 聚合酶被复制聚合酶置换，恢复正常的DNA 复制．控制聚合酶开关的机制尚不清楚，但PCNA 泛素化和去泛素化可能在这开关中起关键作用．已发现， PCNA 上的Ub 被Ub 特异性蛋白酶1(USP 1)切除[1, 5, 13]．研究显示，PCNA 被RAD 18 和RAD 6 单泛素化后，通过Ubc 13/ Mms 2和RAD 5，使PCNA上的Ub 进一步延伸至K63 多聚泛素链．K63 多聚泛素化激活一条称为模板开关的跨损伤途径，该途径招募DNA 双链的未损伤链作为指导DNA 合成的模板．研究发现，K164 上的PCNA 单泛素化便于易错DNA 修复，而结合在同一位点的多聚泛素化介导无错DNA 修复．S 期内，结合PCNA的SUMO 涉及正常DNA 合成．因此，PCNA 的同一Lys 残基可经历3 种不同且相互排斥的修饰． 2 范可尼贫血症途径

范可尼贫血症(FA)是一种常染色体隐性遗传性疾病，可增大患癌症如白血病和鳞片状细胞癌的可能性．为应答引起链间交联的DNA 损伤剂，两种FA 蛋白(FANCD 2 和FANCl) 经历单泛素化．FANCD 2 和FANCl 形成一种复合物(ID)，ID 的每一亚基泛素化都需一种泛素化E3 复合物，这E3复合物的催化亚基是RING 域蛋白FANCL, FANCL的功能是与UBE2T(一种E2)一起催化ID 单泛素化．单泛素化ID 进一步将

BRCA 2 和RAD 51 招募到DNA 损伤位点以通过同源重组修复DNA 损伤．因此FANCD 2 和FANCl 单泛素化成为FA 途径DNA 修复的关键．单泛素化ID 也招募TLS 聚合酶以跨越DNA 损伤，进行易错DNA 修复．FANCD 2 和FANCl 泛素化成为DDR 中的关键事件提示，这种修饰被严密节．而ID 泛素化需要一种大的多亚基E3 复合物也提示，有一种精密水平调节．FA 核心复合物含识别DNA 结构的亚基(如含有一个解旋酶结构域的FANCM)以及与FANCD 2 相互作用的亚基(如

FANCE)．FANCD 2被ATM 和ATR 磷酸化．对DT40 细胞的最新研究显示， FANCl 在各种S/TQ 基序处磷酸化是FANCD 2 和FANCl 单泛素化所需的．如同PCNA,FANCD 2 泛素化可被USP 1 逆转．为应答DNA 损伤，UPS 1 在转录水平和翻译水平上迅速下调，导致增加FANCD 2 单泛素化．

3 DNA 双链断裂修复

最近研究发现，K63 多聚泛素化在同源重组修复DNA 双链断裂(DSB)中起关键作用．如删除鸡DT40 细胞中Ub 结合酶13(Ubc 13)或用RNAi 干扰人细胞中Ubc 13 引发对大范围的DNA 损伤剂超敏感，包括对那些诱导DSBs 的DNA 损伤剂超敏感．检测显示，将RPA、BRCA 1 和RAD 51 招募到DSB 位点必需Ubc13．而且，在Ubc13 缺失的细胞内，是破坏组蛋白突变体H2AX 的泛素化而不是破坏其磷酸化．这些结果提示，K63 多聚泛素化对DSB 修复非常重要．最近的许多研究为K63 多聚泛素化如何招募各种DNA 修复蛋白质到DSB 位点提供了更深刻的解．如应用MRN 复合物检测DSBs，MRN 复合物可在DNA 损伤位点招

募和激活蛋白激酶ATM，ATM 磷酸化γH2AX，磷酸化的γH2AX 进而招募MDC 1，MDC 1是一种含两个BRCT 域的适应器蛋白．然后MDC 1 被ATM 磷酸化，RNF 8(一种E3) 的FHA 域识别磷酸化MDC 1， RNF 8 和Ubc 13 一起催化包括H2AX 和H2A 在内的靶蛋白K63 多聚泛素化．该多聚泛素链然后被RAP 80 UIM(Ub 相互作用基序)结构域所识别，该结构域进一步招募包括Brcc 36 和BARD 1 在内的BRC 1 效应器复合物．因此， RNF 8与Ubc 13的功能是在损伤位点构建一条多聚泛素链以招募BRCA 1编辑Ub的复合物．利用K63多聚泛素链招募另一个编辑Ub的复合物是细胞信号中的通常主题．如K63多聚泛素链招募A20编辑Ub 的复合物以下行调节NF-κB途径，招募BRCA 1复合物至DSBs 是同源重组修复DNA 所必需的。 3．4．组蛋白H2B泛素化修饰

近年来的研究表明, ubH2B的去泛素化对转录延伸起着重要的作用。U bp8是募集Ctk1、CTD区磷酸化后的RNA 聚合酶和Set2到读码框5端所必需的。在Bre1中Ctk1的定位缺陷得到了改善, 表明H 2B的泛素化可能对延伸过程中RNA聚合酶对Ctk1的募集起抑制作用。Stock等研究表明, Ctk1可与组蛋白H2A、H2B相互作用, 但Ctk1不能与泛素化的H2B相互作用。Stock等认为, 组蛋白H2B泛素化使RNA 聚合酶在早期转录延伸中起到检验点的作用。ubH2B的去泛素化过程是由SAGA 复合物中的U bp8催化的, 该过程也需要Ctk1的募集。Ctk1可使RNA 聚合酶的CTD序列中第2位Ser发生磷酸化, RNA 聚合酶S2的磷酸化为H 3K36甲基转移酶Set2提供了结合位点, 而Set2的结合是后续转录

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