前的第二个间期，为细胞分裂作准备。 M 期：细胞分裂期。 G0期：离开细胞周期不再进行分裂的 时期，也就是休息的时期。
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蛋白酶体对细胞周期的调控
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P27KIP1具有负反馈调节CDK2／Cyclin E和CDK2／Cyclin A 复合体的作用，阻止细胞周期从G期进入S期，从而起到抑 制细胞生长的作用。 P27KIP1的表达受E3家族SCF和后期促进复合物（APC/C）两 种蛋白酶的调控。 在一些肿瘤中，SCF的Skp2亚基活性增加，从而使p27KIP1 发生过度泛素化，而被蛋白酶体降解。 由于p27KIP1的泛素化降解，下调了细胞内的p27水平，使 细胞增殖异常加快，这可能是导致细胞癌变的重要原因。
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三、蛋白酶体作为抗肿瘤药物靶标
2、作为抗肿瘤药物的蛋白酶体抑制剂 2.1 硼替佐米（bortezomib,PS-341）是首个被美国FDA批准 用于临床的蛋白酶体抑制剂，用于治疗复发性、难治性 多发性骨髓瘤。 作用位点：特异性抑制蛋白酶体的类糜蛋白酶活性（β5 亚基）。
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硼替佐米临床实验结果
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26S 蛋白酶体
26S 蛋白酶体是降解泛素化底物的一个ATP 依赖型蛋白水解复合体， 由20S 核心蛋白酶（core protease，CP）和19S 调节颗粒 （regulatory particle，RP）构成。CP 是由4 个七聚体蛋白组成的 环层叠在一起形成的一个空心圆柱体样结构（α1-7β1-7β1-7α17），是26S 蛋白酶体的水解核心。活性位点位于20S 圆柱体空心结 构中心的2 个β 环上。2 个α亚基的氨基末端封住蛋白水解腔隙的 入口，对蛋白酶体CP 的活性具有自身抑制作用，这样只有进入蛋白 酶体圆柱体内部的蛋白才能够被水解。RP 由基底（Base）和盖子 （ Lid）两个亚单位组成，分别与CP 两端的α 环相结合。基底亚单 位是由6 个相关的AAA-ATPases RPT1-6（regulatory particle triple-Aprotein）和3 个non-ATPase RPN（ regulatory particlenon-ATPase）1、2 和10 组成的环状结构，能够活化20S 核 心颗粒。盖子亚单位含有其余的non-ATPase（RPN 3、5-9、11 和 12），是泛素依赖性蛋白降解所必须的。
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Cancer Res 2007; 67: (9), 4303-4310
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2.3、醉茄素A (withaferin-A)
Mol Pharmacol 71:426–437, 2007
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Mol Pharmacol 71:426–437, 2007
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Mol Pharmacol 71:426–437, 2007
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泛素-蛋白酶体途
主要内容
1 泛素-蛋白酶体途径
2
泛素—蛋白酶体途径与癌症发生
3
蛋白酶体作为抗肿瘤药物靶标
4
问题与展望
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一、泛素-蛋白酶体途径
蛋白质合成
蛋白质降解
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Aaron Ciechanover
Avram Hershko
MQIFVKTLTGKTITLEVEPSDTIENVKAKIQDKEGIPPD QQRLIFAGKQLEDGRTLSDYNIQKESTLHLVLRLRGG
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泛素活化酶（E1）
E1 是泛素与底物蛋白结合所需要的第一个酶。E1 是一种广泛表达的多肽，大约1100 个氨基酸，含 有位臵固定的保守的半胱氨酸残基。E1 有2 个亚 型，是由同一个mRNA 在不同的起始位点翻译而成 的，存在于细胞浆和细胞核中。酵母的E1 基因失 活后是致命的，说明这个蛋白对于细胞的生存是 至关重要的。E1 可以水解ATP，与泛素的羧基末 端形成高能硫酯键而激活泛素。E1 具有高度的催 化效能，在低浓度的情况下就能够激活泛素，满 足下游的级联反应过程。
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泛素-蛋白连接酶（E3s）
泛素化途径最重要的特征就是底物的多样性和选 择性，这一功能由E3s 直接决定。目前主要有3种 类型的E3s，即含有HECT（ homologous to E6associatedprotein carboxyl terminus）结构域 的E3s、含有环指状（RING finger）结构域的E3s 和含有U-box结构域的E3s。在高等生物E3 的总数 从几百到一千以上，新的E3 亚家族仍不断被发现。 正是由于这些复杂多变的E3s 家族成员可以对不 同的底物进行特异性的识别，才呈现出蛋白降解 的高度选择性。
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2.

UPP调控细胞凋亡与癌症发生 细胞凋亡（apoptosis）是指细胞在一定的生理或病理 条件下，受内在遗传机制的控制自动结束生命的过程。 细胞凋亡是生物界广泛存在的一种基本生命现象，如同 细胞生长、发育、增殖一样，起着十分重要的作用。 UPP通过26S蛋白酶体降解一些与凋亡相关的蛋白，如 转录因子，凋亡前蛋白和抗凋亡蛋白等，发挥调控细胞 凋亡的作用。
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泛素结合酶（E2s）
级联反应的第二步是泛素分子经过转硫醇反应从E1 半胱 氨酸残基转移给E2s 活化的半胱氨酸位点。E2s 在哺乳动 物中至少有25 个基因，所有的E2s 都含有一个保守的大 约150 个氨基酸的核心结构域，在结构域的中央是决定 E2s 活性的半胱氨酸残基，位于蛋白表面浅的裂隙内。 E2s 家族中的一小部分成员只含有这个核心结构，但是其 它的大部分成员还有N-或C-末端的延伸，这种结构可能与 E3s 的识别、E2s 自身的活性以及底物识别有关。E1 和 E3s 通过相同的基序与E2s 连接，这说明在反应循环过程 中，E2s 必须在E1和E3s 之间穿梭往返运行。因此为了保 证在激活的泛素与数量巨大的E3s 之间得到平衡的分布， 需要多个E2s 异构体。E2s / Ub 非共价结合的亲和力非 常低，说明其在转移泛素分子到靶蛋白上起着重要的作用。
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蛋白酶体结构
26S 蛋白酶体包括2个19S调控 蛋白和一个20S核心蛋白
USTB 20S 蛋白酶体至少有三种不同的蛋白酶活性
已知的20S 蛋白酶体蛋白酶 活性至少有三种，催化位点 均位于β亚基上，分别是： 类糜蛋白酶活性（β5），
类胰蛋白酶活性（β2），
肽-谷氨酰肽水解酶活性（β1）
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2.2 UPP对转录因子NF-κB的 调控
细胞转录因子NF-κB可以激活 抗凋亡基因如bcl-2等，发挥抗 凋亡作用 。 正常情况下， NF-κB 活性被 IκB抑制 。 肿瘤细胞中参与IκB 降解的蛋 白酶体活性增加，细胞内NFκB 水平升高，细胞增殖增加。

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三、蛋白酶体作为抗肿瘤药物靶标
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泛素解离酶（DUBs）
DUBs 属于蛋白酶超家族，根据其催化机制，可以 分为5 类（天门冬氨酸蛋白酶、金属蛋白酶、丝 氨酸蛋白酶、苏氨酸蛋白酶和半胱氨酸蛋白酶）， 生物信息学研究显示大约有79 个有功能的DUBs， 其中大部分为半胱氨酸蛋白酶。DUBs 能够识别最 接近的泛素基序，特异性地在泛素和与其C 末端 最后一个残基（Gly76）相连的分子之间断开。
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硼替佐米临床实验结果
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蛋白酶体抑制对骨髓瘤细胞及其微环境的影响
JOURNAL OF CLINICAL ONCOLOGY, 2005,23,230-239
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2.2、EGCG及其衍生物
(-)-EGCG是一种从绿茶中提取的天然多酚类化合物。Dou 等证明(-)-EGCG可以抑制蛋白酶体的β1亚基和β5亚基蛋白 酶活性。人工合成的含酯键的衍生物具有类似的抑制活性。
J Biol Chem 2001;276:13322–13330.
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将EGCG与β5亚基进行分子对接（docking）,发现EGCG可 以很好的嵌入到β5亚基的活性位点。
PROTEINS， 54:58–70 (2004)
USTB
EGCG与β5亚基的结合可能来源于2种作用：1）Thr1上的 OH与EGCG上的羰基C形成半缩醛；2）EGCG的AC环与 β5亚基的S1口袋有较强的疏水相互作用。
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2.1 UPP对p53蛋白的调控
p53蛋白是细胞内重要的凋亡 调控因子，可通过激活一系列 靶基因实现凋亡调控功能。 MDM2是E3家族成员，促进 p53从核内向细胞质转运，使 之被泛素化后降解，从而发挥 抗凋亡作用。 多种肿瘤细胞中发现UPP活性 上调，p53蛋白降解增加，肿 瘤细胞增殖明显上升。
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2.4、金属有机化合物
许多肿瘤细胞富含铜。 无毒的有机配体进入细 胞后与铜结合生成蛋白 酶体抑制剂。 对肿瘤细胞更高的选择 性
PROTEINS， 54:58–70 (2004)
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为提高细胞对EGCG的摄取及EGCG在细胞中的稳定性， 对EGCG的羟基进行了酰基化保护。
Cancer Res 2007; 67: (9), 4303-4310
USTB
Cancer Res 2007; 67: (9), 4303-4310
β1、β2、 β3亚基对多肽的水解依靠Thr1
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二、泛素-蛋白酶体途径（UPP）与癌症发生
1. UPP调控细胞周期与癌症发生
细胞周期包括：
G1期：第一个间期，主要进行细胞体 积的增大,并为DNA合成作准备。不分裂 细胞则停留在G1 期。 S 期：DNA 合成时期，染色体数目在 此期加倍。 G2期：DNA 合成后至细胞分裂开始之
Irwin Rose
2004年,因“发现泛素介导的蛋白质降解途径”，来自以色 列工学院的Aaron Ciechanover、 Avram Hershko和美国加 利福尼亚大学欧文分校的 Irwin Rose分享了诺贝尔化学奖。