● 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Cys残基，位 于蛋白表面浅的裂隙内,结构可能与E3s的识别、E2s 自身的活性以及底物识别有关。 ● 部分E2对底物蛋白的作用是有特异性的，如参与 DNA修复的Ubc2/Rad6 ● 这种特异性可能来自于E2s与特异性的E3s之间的 相互作用
泛素是于1975年发现的 一种在真核生物细胞内 高度保守的多肽，由76 个氨基酸组成，分子量 约85 kD。泛素分子紧 密折叠成球形，5股混 合的R片层形成一个腔 样结构，内部对角线位 置有1个a螺旋。这个结 构称为泛素折叠。
6
Functionally relevant features of the Ub structure. The seven lysine residues are shown in red and labeled, while the L8–I44–V70 hydrophobic patch is shown in gold ball-andstick
4
2004年10月6日，瑞典皇家科学院宣布，将2004年诺贝尔化 学奖授予以色列科学家阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科和美 国科学家欧文·罗斯(从左至右)，以表彰他们发现了泛素调节 的蛋白质降解。
5
泛素
Functionally relevant features of the Ub structure. The seven lysine residues are shown in red and labeled, while the L8–I44–V70 hydrophobic patch is shown in gold ball-andstick
ligase complex
● Phosphoprotein-ubiquitin
20
N-end rule E3
E3α：大约200KD,识别并有特殊的结合N端序列由碱性氨基酸 或疏水氨基酸组成的蛋白的位点;
一些没有符合N端规则的N端氨基酸序列的蛋白底物， 可以结合在E3α假定的“body”位点。
E3β：识别并结合N端氨基酸不带电、小侧链的蛋白。
18
E3s(泛素连接酶)
● 底物识别（binds directly or indirectly）和催化 泛素转移(directly or indirectly, from a thiolester intermediate) ● 决定泛素化途径的底物的多样性和选择性
Possible mechanisms of ubiquitin transfer by different types of E3 enzymes.
Functionally relevant features of the Ub structure. The seven lysine residues are shown in red and labeled, while the L8–I44–V70 hydrophobic patch is shown in gold ball-andstick
泛素
疏水核心和大量的氢键， 赋予泛素特殊的稳定性， 能够防止在结合和靶向 性降解循环中变性失活， 从而保证泛素循环的运 行。C末端第76位含有 一个泛素化必须的甘氨 酸。泛素与其它蛋白都 是通过C-未端第76位甘 氨酸来连接的。
7
拥有双甘氨酸残基的 SUMO，C-末端甘氨酸 通过硫酯键与E1激活酶 的半胱氨酸残基相连。 Ubc9是目前发现的唯一 一种E2结合酶，它可以 直接识别底物，从而最 终将SUMO通过异肽键 偶联到底物蛋白的赖氨 酸残基上。
泛素分子间不同的连 接方式 产生作用不同 的信号
11
12
13
14
15
El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
在真核生物中，这个激活反应由两步构成:
ATP和泛素起始形成泛素-腺苷酸中间物并释 放PPi
泛素-腺苷酸中间物与E1半胱氨酸残基发生反 应形成E1-Ub硫酯键
16
E1
• 仅有单一的E1 ，对靶蛋白无特异性 • 大约1100个氨基酸，含有位置固定的保守的半
胱氨酸残基 • E1有2个亚型Ela和Elb ，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
17
级联反应的第二步是泛素分子在E2s (泛素结合 酶 或 Ubcs)催化经过转硫醇反应从E1半胱氨酸残基 转移给E2s活化的半胱氨酸位点。
SUMO 化修饰异常与许多人类重大疾病密切相关 ，如过 表达Ubc9促进乳腺癌细胞的生长及肿瘤的发生；在肺癌、 乳腺癌、前列腺癌、结肠-直肠癌和脑癌细胞中SUMO连 接酶E3(PIAS3)都存在不同程度的表达上调 。8源自9多聚泛素分子的连接
10
泛素分子中的7个赖 氨酸残基：
K6 K11 K27 K29 K33 K48 K63
THE UBIQUITIN SYSTEM
NK 分享
1
泛素-蛋白酶体途径
• 真核生物细胞内蛋白质选择性 降解的重要途径
• 将蛋白共价连接上单个或多个范素分子 • 催化范素化的酶有：泛素活化酶（E1），
泛素结合酶（E2），泛素蛋白质连接酶（E3） • 由26S蛋白酶体识别和降解
2
Enzymatic reactions of the ubiquitin system
3
经泛素-蛋白酶体途径降解的细胞蛋白：
• 细胞表面受体 • 信号传导蛋白 • 转录因子 • 细胞周期调控的相关蛋白
故泛素-蛋白酶体系统参与细胞内多种代谢过程,包 括细胞表面受体的下调、细胞内信号转导、转录以 及细胞周期的调控，并与细胞凋亡、免疫应答以及 细胞的一些生理功能和病理状态有着密切的联系。
19
E3s的分类
不同类型的E3s之间没有同源性，目前发现有四种类型的 E3：
● N-end rule E3
● hect (homologous to E6-
APC-terminus) domain family
● Cyclosome or anaphase promoting complex (APC)