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概述泛素缀合酶的作用原理

2022.10.14

  泛素结合酶E2的UBC结构域中有一个保守的半胱氨酸残基,这个Cys残基作为活性位点与泛素分子(Ub)形成硫酯键。泛素活化酶E1将泛素转移到E2的半胱氨酸活性位点上,形成Ub-E2复合体,之后或是直接结合底物将泛素连接在靶蛋白上,或是与泛素连接酶E3相互作用,将泛素转移到靶蛋白上。

  在泛素化过程中,E3s具有底物选择特异性,而E2s的主要作用是特异的选择靶蛋白上的Lys位点与泛素分子共价结合,并且决定了泛素链的特异性连接方式及长度,从而影响靶蛋白的命运。早期的研究还证实在没有E3s的参与下,E2s也可以特异的催化泛素链的形成。例如,UBE2S通过后一泛素分子与前一泛素分子上Lys11位共价结合形成泛素链,而UBE2K,UBE2R1和UBE2G2则催化泛素分子上Lys48位连接形成的泛素链。E2s存在于所有的真核生物中,这也充分体现了Ub/UBL系统在生物学中的重要性。编码E2s的基因分散于整个基因组,还没有发现这种基因的组织特异性。在进化的过程中,E2s家族的成员不断地扩增,低等的真核生物有较少数量的E2s成员,而高等真核生物则有较多数量的E2s成员,并且其中一些有种属特异性。除了含有催化结构域,即泛素结合结构域(UBC)外,根据是否含有末端扩展,可将E2s家族成员分为4类:即I类(只含催化结构域)、II类(含有氨基末端扩展)、III类(含羧基末端扩展)和IV类(含有氨基与羧基末端扩展),在人类中,多数的E2s家族成员参与泛素化修饰,但也有少数成员的功能仍未知。有一些泛素结合酶(E2)基因没有被检测到编码任何mRNA或蛋白质,更有趣的是,研究者发现了一些泛素结合酶变体(UEVs),它们能够和相应的E2s家族其他成员形成二聚体,从而催化底物蛋白的泛素化修饰,调节蛋白质的活性。如UBC13(UBE2N)-UEV-1A(UBE2V1)二聚体在多种蛋白激酶活化途径诱导的细胞核转录因子NF-ĸB的活化中扮演着重要的角色。很多E2s成员存在于细胞核与细胞质中,有研究显示E2s催化中心Cys的泛素化修饰对于调节自身的核输入具有重要作用。但也有些E2s成员则通过某种机制被限制在特定的区域内发挥功能。这些证据都充分体现了E2s成员发挥功能依赖于自身的分布以及自身泛素化修饰。

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