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泛素蛋白酶体途径

编写/编辑 Julian Pampel,理学学士

泛素-蛋白酶体途径是真核细胞中大多数短命蛋白质靶向降解所必需的。与大多数调节机制不同,蛋白质降解本质上是不可逆的。这种不加区分的蛋白水解步骤为信号通路提供了方向性——蛋白质的破坏可以导致涉及蛋白质的过程的完全、快速和持续终止,以及细胞组成的改变。特定蛋白质的快速降解允许适应新的生理条件。

泛素在翻译后的添加被称为泛素化。只有特定赖氨酸(主要是K48和K29)上的多泛素化与蛋白酶体的降解有关,而其他单泛素和多泛素可能调节诸如内吞运输、炎症、翻译和DNA修复等过程。标记的蛋白质被26S蛋白酶体识别,展开并以ATP依赖的方式进入20S蛋白水解室。

泛素化包括三个主要步骤:激活、接合和连接,由泛素激活酶(E1s)、泛素结合酶(E2s)和泛素连接酶(E3s)执行。只有E1家族是高度保守的。E2和E3及其组合的差异允许选择性标记和降解特定的细胞内蛋白质。

泛素结合酶E2N(UBE2N)属于E2家族,从E1酶中接收Ub。一旦蛋白质底物被单-泛素化,通过相同的泛素结合级联形成多-泛素链。TNFα诱导受体相互作用蛋白激酶(RIP)多泛素化,泛素化RIP与NEMO(NF-κB必需调节剂)结合,激活由IKKα和IKKβ形成的核因子κB(IκB)激酶复合物抑制剂。这导致IκB的泛素化,IκB-从NF-κB中分离出来并定向到26S蛋白酶体。含缬氨酸肽(VCP)有利于分离。释放的NF-κB激活细胞核中靶基因的转录。Ectodysplasin(EDA-A1)能够与TNF-受体EDAR结合,从而形成包含EDAD、TRAF6、TAB2和TAK1的复合物。TAK1还可以激活IKK,后者反过来磷酸化IKK。

T细胞受体(TCR)下调NF-κB活化涉及TCR诱导的Bcl10泛素化和降解。Bcl10可以刺激NEMO的K63多泛素化,TRAF6可以催化NEMO单泛素化或自身的K63聚泛素化。此外,RIP的K63多泛素化被NEMO识别为结合和激活信号。SUMO和NEDD8是泛素样蛋白(UBL)的两个例子。SUMO修饰通常与泛素化作用相反,并用于稳定蛋白质底物。与UBL结合的蛋白质通常不是蛋白酶体降解的靶点,而是在多种调节活动中发挥作用。

药物发现中的泛素

蛋白水解靶向嵌合体(PROTAC)是由两个活性结构域和一个连接子组成的异双功能小分子。它是一种有效的内源性蛋白质降解工具。而不是作为传统的酶抑制剂,a PROTAC通过诱导选择性细胞内蛋白水解而起作用。PROTAC可以结合感兴趣的蛋白质并募集E3连接酶用于泛素化和随后整个蛋白质的降解。通过直接去除靶蛋白而不仅仅是阻断它们,PROTACs可以提供比小分子抑制剂更多的优势,小分子抑制剂需要高系统暴露才能实现充分的抑制,通常会导致毒性副作用和最终耐药性。使用PROTAC技术的靶向蛋白质降解正在成为一种新的治疗方法,以解决由致病蛋白异常表达驱动的疾病,如癌症。


参考文献:

  1. 霍奇斯·塞尔马科娃: "染色质生物学的下一代药物和探针:从靶向蛋白质降解到相分离。“在:分子(瑞士巴塞尔),第23卷,第8版, (2018) (公共医学).
  2. 契坎诺夫: "泛素蛋白酶体途径:关于蛋白质死亡和细胞生命。“在:EMBO杂志,第17卷,第24期,第7151-60页, (1999) (公共医学).
  3. 纳勒帕、罗尔夫、哈珀: "泛素蛋白酶体系统中的药物发现。“在:自然评论。药物发现,第5卷,第7版,第596-613页, (2006) (公共医学).
  4. 李,宋: "蛋白质水解靶向嵌合体(PROTAC)用于靶向蛋白质降解和癌症治疗。“在:血液与肿瘤学杂志,第13卷,第1版,第50页, (2021) (公共医学).

相关路径

自噬

DNA损伤修复

TCR信号

特色抗体

产品
反应性
克隆性
应用程序
类别。不。
数量
反应性人类
克隆性多克隆
应用程序WB、IF、IP、IHC(p)、ICC
类别。不。ABIN2856031公司
数量100微升
反应性人、鼠、鼠
克隆性多克隆
应用程序WB、ELISA、IHC(p)
类别。不。阿宾3181496
数量100微升
反应性人类
克隆性多克隆
应用程序工作分解结构
类别。不。阿比恩3015801
数量100微升
反应性人类
克隆性单克隆
应用程序WB、ELISA、FACS
类别。不。ABIN969573号
数量0.1毫克

泛素和类泛素

受体

EDAR(异位发育蛋白A受体):

EDARADD(EDAR-Associated Death Domain):

MAP3K7(丝裂原活化蛋白激酶激酶7):

RIPK1(受体(TNFRSF)-相互作用的丝氨酸-苏氨酸激酶1):

TAB2(TGF-β活化激酶1/MAP3K7结合蛋白2):

TNFRSF1A(肿瘤坏死因子受体超家族,成员1A):

TNFRSF1B(肿瘤坏死因子受体超家族,成员1B):

ZAP70(zeta-Chain(TCR)相关蛋白激酶70kDa):

泛素蛋白酶体途径

26S蛋白酶体

PSMC1(蛋白酶体(Prosome,Macropain)26S亚单位,ATP酶,1):

PSMC2(蛋白酶体(Prosome,Macropain)26S亚单位,ATP酶,2):

PSMC3(蛋白酶体(Prosome,Macropain)26S亚单位,ATP酶,3):

PSMC4(蛋白酶体(原体,大痛)26S亚单位,ATP酶,4):

PSMC5(蛋白酶体(Prosome,Macropain)26S亚单位,ATP酶,5):

PSMC6(蛋白酶体(Prosome,Macropain)26S亚单位,ATP酶,6):

PSMD1(蛋白酶体(Prosome,Macropain)26S亚单位,非ATP酶,1):

PSMD10(蛋白酶体(Prosome,Macropain)26S亚单位,非ATP酶,10):

PSMD11(蛋白酶体(Prosome,Macropain)26S亚单位,非ATP酶,11):

PSMD12(蛋白酶体(Prosome,Macropain)26S亚单位,非ATP酶,12):

PSMD13(蛋白酶体(Prosome,Macropain)26S亚单位,非ATP酶,13):

PSMD14(蛋白酶体(Prosome,Macropain)26S亚单位,非ATP酶,14):

PSMD2(蛋白酶体(Prosome,Macropain)26S亚单位,非ATP酶,2):

PSMD3(蛋白酶体(Prosome,Macropain)26S亚单位,非ATP酶,3):

PSMD4A-蛋白酶体(Prosome,Macropain)26S亚单位,非ATP酶,4a:

PSMD5(蛋白酶体(Prosome,Macropain)26S亚单位,非ATP酶,5):

PSMD6(蛋白酶体(原体,大痛)26S亚单位,非ATP酶,6):

PSMD7(蛋白酶体(Prosome,Macropain)26S亚单位,非ATP酶,7):

PSMD8(蛋白酶体(Prosome,Macropain)26S亚单位,非ATP酶,8):

PSMD9(蛋白酶体(Prosome,Macropain)26S亚单位,非ATP酶,9):

泛素结合酶

MDM2(MDM2,p53 E3泛素蛋白连接酶同源物(小鼠)):

UBE2E1(泛素结合酶E2E1):

VHL(Von Hippel-Lindau肿瘤抑制因子,E3泛素蛋白连接酶):

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