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蛋白質(zhì)翻譯后修飾及其生物學(xué)意義 - 新葡萄8883官網(wǎng)AMG解析

發(fā)布時(shí)間：2025-07-22   信息來(lái)源：尊龍凱時(shí)官方編輯

蛋白質(zhì)翻譯后修飾（Post-translational modifications, PTMs）是指在蛋白質(zhì)合成完成后，對(duì)其氨基酸側(cè)鏈或末端進(jìn)行的多樣化化學(xué)修飾。這些修飾不僅大大提升了基因編碼的信息含量，還賦予了蛋白質(zhì)廣泛的生物功能。在細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)、蛋白質(zhì)折疊、穩(wěn)定性和降解、細(xì)胞周期調(diào)控及基因表達(dá)調(diào)控等多個(gè)生物過程中，PTMs扮演著至關(guān)重要的角色。

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泛素化是最常見的一種蛋白質(zhì)翻譯后修飾，通過將小蛋白——泛素（Ubiquitin）連接到目標(biāo)蛋白上，來(lái)調(diào)節(jié)其命運(yùn)和功能。泛素化不僅包括單個(gè)泛素分子的添加，還涵蓋了多泛素鏈的形成，這些不同的修飾方式在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮著多樣化的生物學(xué)功能。

泛素化的類型

泛素化主要可以分為以下幾種類型：

  1. 單泛素化（Monoubiquitination）：?jiǎn)蝹€(gè)泛素分子連接到目標(biāo)蛋白的一個(gè)賴氨酸殘基，常與內(nèi)吞作用、DNA修復(fù)、信號(hào)傳導(dǎo)和基因表達(dá)調(diào)控等功能相關(guān)。
  2. 多泛素化（Polyubiquitination）：多個(gè)泛素分子串聯(lián)連接形成泛素鏈，主要涉及Lys48或Lys63位點(diǎn)的相互作用。通過Lys48連接的多泛素鏈主要標(biāo)記蛋白質(zhì)進(jìn)行酶體降解，而Lys63連接的鏈則參與到蛋白質(zhì)復(fù)合體組裝及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等過程。
  3. 混合泛素化（Mixed ubiquitination）：泛素鏈內(nèi)部存在不同類型的泛素連接方式，增加了信號(hào)的多樣性。

泛素化的生物學(xué)功能

泛素化和去泛素化參與了許多關(guān)鍵的生命過程，重點(diǎn)包括：

  1. 蛋白質(zhì)降解與質(zhì)量控制：泛素化主要用于標(biāo)記需要快速降解的蛋白質(zhì)，以通過蛋白酶體途徑清除，從而維持細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)。
  2. 信號(hào)傳導(dǎo)與調(diào)控：通過調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)復(fù)合體的裝配、穩(wěn)定性和活性，泛素化在信號(hào)傳遞過程中扮演開關(guān)的角色，影響多個(gè)信號(hào)通路如NF-κB和Wnt/β-catenin。
  3. 基因表達(dá)調(diào)控：核內(nèi)蛋白質(zhì)如組蛋白的泛素化會(huì)影響染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)錄活性。
  4. 細(xì)胞周期與DNA修復(fù)：在細(xì)胞周期檢查點(diǎn)中，泛素化幫助調(diào)節(jié)關(guān)鍵蛋白的穩(wěn)定性，確保DNA復(fù)制和分裂的準(zhǔn)確性；在DNA損傷反應(yīng)中，泛素化則標(biāo)記受損DNA片段以啟動(dòng)修復(fù)機(jī)制。
  5. 自噬作用：自噬體通過泛素化信號(hào)選擇性地吞噬并降解損壞的蛋白質(zhì)和細(xì)胞器。

去泛素化的機(jī)制

去泛素化是泛素化過程的逆轉(zhuǎn)，由被稱為去泛素化酶（DUBs）的蛋白酶催化。這些酶能夠從蛋白質(zhì)上移除泛素分子，從而恢復(fù)蛋白質(zhì)的原始狀態(tài)或修改其泛素鏈結(jié)構(gòu)。根據(jù)結(jié)構(gòu)特征和催化機(jī)制的不同，DUBs可分為多個(gè)主要類型：

  1. USP家族（Ubiquitin-Specific Proteases）：包含超過50個(gè)成員，具有保守的“HECT-like”結(jié)構(gòu)域，能去除單一的泛素單元或剪切泛素鏈。
  2. OTU家族（Ovarian Tumor proteases）：以其在卵巢腫瘤相關(guān)蛋白酶中的發(fā)現(xiàn)而得名，專注于處理Lys48連接的泛素鏈。
  3. JAMM家族（Josephin/Jab1/Pad2/Mov34 metalloenzymes）：含鋅指結(jié)構(gòu)域的金屬酶，在蛋白質(zhì)復(fù)合體拆卸和重組中發(fā)揮作用。
  4. MINDY家族（Motifin UB-specific proteases and in DUB-related YOD1）：結(jié)構(gòu)類似于OTUs，最近才被識(shí)別。
  5. UCH家族（Ubiquitin C-Terminal Hydrolases）：早期發(fā)現(xiàn)的DUBs家族，主要負(fù)責(zé)單泛素的加工。

去泛素化的生物學(xué)重要性

去泛素化過程在細(xì)胞生理活動(dòng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，包括：

  1. 細(xì)胞周期調(diào)控：去泛素化在細(xì)胞周期的進(jìn)展中至關(guān)重要，特別是對(duì)Cyclin依賴激酶抑制劑的調(diào)控。
  2. 信號(hào)傳導(dǎo)：NF-κB信號(hào)通路的調(diào)控是去泛素化的經(jīng)典實(shí)例，其調(diào)節(jié)對(duì)免疫應(yīng)答尤為重要。
  3. 免疫應(yīng)答：Toll樣受體介導(dǎo)的先天免疫反應(yīng)依賴去泛素化過程。
  4. DNA損傷修復(fù)：去泛素化酶能加速修復(fù)蛋白的招募，提高修復(fù)效率。
  5. 蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)維持：去泛素化酶有助于優(yōu)化細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化率，防止?jié)撛诘亩拘苑e累。

綜合來(lái)看，泛素化與去泛素化現(xiàn)象在細(xì)胞內(nèi)的調(diào)控對(duì)于多種生物醫(yī)學(xué)過程至關(guān)重要，將對(duì)新葡萄8883官網(wǎng)AMG等在生物治療和藥物開發(fā)中的應(yīng)用產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。