泛素(3)

过程所必需的。Ubp8与延伸中的RNA 聚合酶结合, 然后RNA 聚合酶与SAGA的一个亚基作用,共同进入开放性读码框区域。RNA 聚合酶既可与Rad6结合, 又可与Ubp8结合, 说明在转录延伸过程中可能存在多次泛素化和去泛素化。但这些因子是否同时与RNA 聚合酶发生尚不十分清楚。转录延伸过程中多次泛素化和去泛素化过程, 可使RNA 聚合酶的转录延伸过程间断性暂停,进而协调转录过程与mRNA 的加工过程。此外, 组蛋白H2B泛素化是RNA 聚合酶转录所必需的。体外转录延伸实验表明, H2B泛素化在FACT 促进RNA聚合酶在染色质上顺利延伸的过程中起辅助作用。FACT在RNA聚合酶催化转录过程中起着分子伴侣的作用, 当RNA 聚合酶在染色质上滑动时, FACT可使H2A /H2B二聚体与核小体核心短暂性解离, 使RNA 聚合酶顺利通过核小体而在染色质上延伸。

3．5．泛素化修饰与植物免疫应答

ET 参与多种生物胁迫应答, CTR1, E IN2和E IN3是ET 信号途径中的关键组分。植物对多种PAMPs的感知和病原菌感染能诱导乙烯生物合成。此外, ET 能通过NPR1精确调控拮抗激素SA 和JA 应答。泛素介导的蛋白酶水解在ET 识别、生物合成和信号传导等多个过程中发挥作用。尽管PAMPs的识别诱导ET 合成的具体机制尚不清楚, 但已有的研究表明, PAMPs 的识别能激活MPK 6, 而MPK6能通过磷酸化ET合成酶ACS2和ACS6, 阻止ACS2 和ACS6 被蛋白酶降解。同样, ACS4、ACS5 和ACS9 等其他型ACSs也受蛋白水解酶控制。最近的研究表明, E IN 3受MAPK 级联反应的调控。MPK6 能通过Thr 174 对E IN3进行

磷酸化, 该位点的磷酸化使E IN3更易于被SCFEBF1 /EBF2介导的途径降解; 而不依赖MPK 6的E IN3 中Thr592残基的磷酸化则能保护E IN3 不受降解。由此可ET信号途经与PAMP激发的信号途径之间的交互应答被认为参与乙烯应答元件结合因子ERF104的稳定性调节。对PAMP鞭毛蛋白flg22的保守肽段的识别能诱导ERF104 的磷酸化和从MPK6复合体的释放, 从而引起促进ERF104 的更新。另外, ERF104中磷酸化位点的突变能降低其稳定性, 也表明蛋白质的修饰对其泛素化和降解至关重要。

四．泛素-蛋白酶体途径与疾病 4．1．在肿瘤发病机制中的作用

泛素-蛋白酶体通路在肿瘤的发病机制中起重要作用。肿瘤可以起 因于癌基因蛋白/生长促进因子的稳定或由于肿瘤抑癌基因的不稳定。某些常规通过蛋白酶体降解的癌基因蛋白, 如果不能及时地从细胞中清除, 就会诱导细胞恶变, 如泛素结合的靶目标有N-myc, c-myc,c-Fos, C-Jun, Src及腺病毒E IA 蛋白等, 而一些抑癌基因的不稳定如p53和p27也已经证实与泛素化降解密切相关。正常细胞P53是一个半衰期很短的蛋白, 它通过Mdm2连接酶作用而经泛素化降解, 在某些肿瘤中, 常出现Mdm2 过表达, 从而引起P53降解, 细胞基因的异常扩增。如在高危险病毒株HPV 引起的宫颈癌中P53的水平是极低的, 体外和体内的实验证明高危险HPV 癌基因蛋白E6-16或18可通过HECT E3促进P53泛素化及降解, 而低危险株HPV E6-11则不引起P53降解, 也不引起细胞转化。细胞周期依赖激酶抑制因子P27是CDK2

/Cyclin E 和CDK2 / CyclinA 复合物活性的负调节因子,可阻止细胞从G1期进入S期。P27也是由泛素介导降解的。实验表明, 在肠癌、前列腺癌及乳腺癌中P27水平降低。P27 的低水平与肿瘤的侵袭性、肿瘤的恶性度、临床分期及不佳预后密切相关。动物实验证明, 肿瘤中SKp2, 一种F-box蛋白, 水平明显升高, 而后者可促进P27泛素化。其他如VHL基因蛋白的泛素化与肾透明细胞癌有关,BRCA1与乳腺癌的发生有关等。

4. 2 在囊性纤维化发病机制中的作用

囊性纤维化( cystic fibrosis)是一种先天性常染色体隐性异常的疾病。实验发现, 其致病原因之一是在肺和胰腺组织的腺体上皮细胞膜上有一蛋白, 即囊性纤维化跨膜调节因子( cystic fibrosis transmembrane regulator,CFTR)的合成减少。CFTR 是受泛素化调节降解的, 当其基因出现某一位点突变如在F508, 使CFTR 合成变异, 从而引起泛素化及降解增强, 上皮细胞膜的功能改变并引起囊性纤维化病变。

4. 3在神经系统疾病发病机制中的作用

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Park in, 后者是泛素和蛋白的E 3连接酶, 能与E2 U bcH7和U bcH 8共同作用, 而且Park in 自身也是经泛素化调节降解, 一旦Park in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 park insom ism)。在A lzheimer病中神经纤维出现缠结和

老年斑, 与Tau蛋白磷酸化及泛素调节有关。免疫和炎症反应、肌肉疾病等都与泛素-蛋白酶体途径有关。

综上所述, 泛素-蛋白酶体途径是调节细胞内蛋白水平与功能的重要机制, 涉及许多重要的生理过程和许多疾病及肿瘤的发病机制。近20年来该领域的研究已取得很多令人鼓舞的成果和进展, 部分成果已开始应用到临床疾病与肿瘤的预防和治疗上。但另一方面, 仍有大量的问题和机制尚未清楚,有待进一步深入研究。 五．类泛素化修饰Neddylation

NEDD8 最初的报道是在小鼠胚胎的脑组织中高度富集的新的mRNA，RNA 印迹实验表明NEDD8 在发育过程中表达下调．在成人组织中NEDD8 在心脏和骨骼肌中特异表达．特异性抗体实验分析检测到NEDD8 可表达为6 ku 单体和与其他蛋白质结合的高分子质量聚合体或NEDD8 多聚体．免疫细胞化学实验表明，NEDD8 在细胞核中高度表达，在细胞质中表达相对较弱．相对地，泛素在细胞核和细胞质中表达基本一致．NEDD8 是由81 个氨基酸编码的蛋白质，它和泛素具有60%的一致性和80%的相似性，在酵母和植物中其同源基因被称为Rub1，它可以产生并且连接到少量的细胞内蛋白质上．NEDD8 和Rub1 的晶体结构已经被解析出来，总体结构与泛素相似，主要的区别仅在两者表面区域具有不同的静电势能面，所以与其他发现的类泛素分子相比，NEDD8 的结构与泛素是最为接近的，大多数真核生物(植物、动物、真菌) 中NEDD8 高度保守，因此NEDD8 在真核细胞中具有十分重要的功能．NEDD8 特异性地与底物蛋白相结合的修饰过程被

称为Neddylation．Neddylation 异常可以导致人类的神经行性疾病和癌症。

NEDD8 参与的生化反应过程是一系列独特的活化酶级联反应过程，最终使NEDD8与底物蛋白结合，完成蛋白质的修饰，从而调节细 胞活动．虽然NEDD8 研究在近10 年取得了很大的进展， 但是还有许多问题有待阐明．如Neddylation 的E2 酶只发现了一种UBC12，而泛素化有多种E2 酶，Neddylation 是否还有其他的E2 NEDD8 与泛素高度同源，已知的NEDD8 的E3 酶只有几个，并且目前发现的E3 只对部分底物蛋白是必需的，已知的能被NEDD8 修饰的蛋白质 也比被泛素修饰的蛋白质少得多，因此我们有理由相信还有更多的Neddylation 修饰相关的E3 连接酶有待发现．此外，NEDD8 参与的Neddylation 的过程关键位点是赖氨酸残基，该残基同时也可以发生 乙酰化、甲基化和泛素化，因此进一步探讨这些翻译后修饰的动态平衡与交互关系也将有助于更多地了解和阐明NEDD8 的生物学功能。 六．总结和展望

基因表达涉及到多层次多角度的调控，去泛素化酶作为一类重要的蛋白质水解酶类，在基因表达的调控中发挥了举足轻重的作用．一方面，去泛素化酶介导的转录因子稳定性调控毋庸置疑在基因表达调控中发挥核心作用．另一方面，组蛋白泛素化水平动态变化和多梳基因家族介导的基因沉默研究加深了我们对染色质3D 结构动态变化的理解，并涉及到基因表达活化和失活的多种机制．此外，宏观的基因表达调控涉及到的细胞周期调控和DNA损伤修复，二者通常与多种肿

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