泛素-蛋白酶體系統(ubiquitin-proteasome system, UPS)是細胞內蛋白質降解的主要途徑,參與細胞內80%以上蛋白質的降解。泛素對蛋白質來說無異于“死神來了”,一旦被盯上,終將被摧毀。
泛素-蛋白酶體系統降解蛋白的途徑包括兩個主要階段。第一階段為泛素與蛋白底物的相互作用:①高能硫酯鍵E1(泛素活化酶)-泛素復合物的形成,消耗一分子ATP,并釋放一分子單磷酸腺苷(AMP)和一分子焦磷酸;②活化泛素(E1-泛素復合物)轉移到E2(泛素結合酶)上,釋放出E1,形成高能鍵E2-泛素復合物;③底物被E3(泛素連接酶)識別并與之結合;④E2-泛素復合物上的泛素轉移到E3上,形成高能鍵復合物,繼而底物通過賴氨酸的ε-氨基形成酰胺鍵與泛素連接,泛素分子逐個相加形成鏈狀結構。第二階段為蛋白酶體對底物的降解:⑤底物泛素鏈與蛋白酶體19S的泛素受體相互作用,蛋白底物去折疊,并通過蛋白酶體受體端裂隙進入20S核心顆料內部,被逐步降解;⑥在泛素C-端水解酶、脫泛素酶和寡肽酶的作用下,釋放出泛素分子(可再次參與循環)。
泛素-蛋白酶體系統由以下幾個組分構成:
①泛素:含有76個氨基酸殘基,具有7個賴氨酸殘基(K6,K11,K27,K29,K33,K48,K63)和一個甲硫氨酸殘基(M1): MQIFVKTLTGKTITLEVEPSDTIENVKAKIQDKEGIPPDQQRLIFAGKQLEDGRTLSDYNIQKESTLHLVLRLRGG,分子量約8.5kDa,泛素之間主要通過賴氨酸殘基和甲硫氨酸殘基進行各種連接,泛素鏈與蛋白底物的結合形成被蛋白酶體降解的識別信號,根據泛素與底物的連接位點,目前有9種方式的泛素化,包括M1, K6,K11,K27,K29,K33,K48,K63, G76。不同方式的泛素化調控不同的功能。其中,與蛋白酶體降解相關的泛素化為K48。
泛素衍生物:
貨號 | 名稱 | 描述 |
SI201 | Ubiquitin-WT | 人重組泛素 |
SI202 | Ubiquitin-K6 | 人重組泛素K6(除了K6,其他賴氨酸突變成了精氨酸) |
SI203 | Ubiquitin-K11 | 人重組泛素K11(除了K11,其他賴氨酸突變成了精氨酸) |
SI204 | Ubiquitin-K27 | 人重組泛素K27(除了K27,其他賴氨酸突變成了精氨酸) |
SI205 | Ubiquitin-K29 | 人重組泛素K29(除了K29,其他賴氨酸突變成了精氨酸) |
SI206 | Ubiquitin-K33 | 人重組泛素K33(除了K33,其他賴氨酸突變成了精氨酸) |
SI207 | Ubiquitin-K48 | 人重組泛素K48(除了K48,其他賴氨酸突變成了精氨酸) |
SI208 | Ubiquitin-K63 | 人重組泛素K63(除了K63,其他賴氨酸突變成了精氨酸) |
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②泛素活化酶E1:通過半胱氨酸殘基與泛素C端活化的甘氨酸殘基形成硫酯鍵,E1-泛素中間體中的泛素可以轉移給數個E2。
泛素活化酶E1
貨號 | 名稱 | 描述 |
NE101 | NEDD8 E1 | 由APPBP1和UBA3組成的異源二聚體,這兩個亞基分別與E1的C末端和N末端是同源的 |
SU101 | SUMO E1 | 由His-tagged SAE1 和un-tagged SAE2組成的異源二聚體 |
UB101 | UBE1 | 半胱氨酸殘基與泛素C端活化的甘氨酸殘基形成硫酯鍵,形成E1-泛素中間體 |
③泛素結合酶E2:以泛素結合酶方式起作用,活性部位為半胱氨酸,E1將活化后的泛素轉移到E2半胱氨酸的巰基上。
泛素結合酶E2
貨號 | 名稱 | 描述 |
UB200 | E2 Selection Panel | E2酶組合 |
UB205 | Ubc13 | Ubc13(泛素綴合酶E2 13,與人UBE2N同源) |
UB226 | Mms2 | Mms2 (泛素E2突變體(UEV)蛋白) |
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④泛素連接酶E3:為泛素-蛋白酶體系統選擇性降解機制的關鍵因素,識別被降解的蛋白并將泛素連接到底物上。
貨號 | 名稱 | 描述 |
UB301 | MuRF1 | MuRF1(肌肉特異性環指蛋白1,TRIM63(含有三聯基序63)) |
UB302 | CARP2 | CARP2(Caspases-8和-10相關環指蛋白2,RFFL(環指含1的FYVE樣結構域) |
UB303 | Praja1 | Praja1(E3泛素蛋白連接酶Praja1,RNF70(環指蛋白70)) |
UB304 | E6AP | E6-AP(人乳頭瘤病毒E6相關蛋白) |
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⑤蛋白酶體(2.5MDa):由2個19S和1個20S亞單位組成的桶狀結構,19S為調節亞單位,位于桶狀結構的兩端,識別多聚泛素化蛋白并使其去折疊。19S亞單位上還具有一種去泛素化的同功肽酶,使底物去泛素化。20S為催化亞單位,位于兩個19S亞單位的中間,其活性部位處于桶狀結構的內表面,可避免細胞環境的影響。
去泛素化酶:
貨號 | 名稱 | 描述 |
UB301 | MuRF1 | MuRF1(肌肉特異性環指蛋白1,TRIM63(含有三聯基序63)) |
UB302 | CARP2 | CARP2(Caspases-8和-10相關環指蛋白2,RFFL(環指含1的FYVE樣結構域) |
UB303 | Praja1 | Praja1(E3泛素蛋白連接酶Praja1,RNF70(環指蛋白70)) |
UB304 | E6AP | E6-AP(人乳頭瘤病毒E6相關蛋白) |