泛素调节的蛋白质降解专家讲座.pptx

年诺贝尔奖化学奖介绍泛素调整蛋白质降解泛素调节的蛋白质降解专家讲座第1页获奖者发觉历程学说内容补充研究CONTENTS泛素调节的蛋白质降解专家讲座第2页获奖者年度诺贝尔化学奖授予两位以色列科学家阿龙切哈诺沃、阿弗拉姆赫尔什科和美国科学家欧文罗斯泛素调节的蛋白质降解专家讲座第3页Award winner获奖者研究方法研究过程研究成果结论建议获奖者Aaron Ciechanover（1947-）Avram Hershko（1937-）Irwin Rose（1926-）泛素调节的蛋白质降解专家讲座第4页Award winner获奖者研究方法研究过程研究成果结论建议获奖者 Aaron Ciechanover以色列理工学院以色列理工学院麻省理工学院麻省理工学院泛素调节的蛋白质降解专家讲座第5页Award winner获奖者研究方法研究过程研究成果结论建议获奖者Avram Hershko希伯来大学希伯来大学以色列理工学院以色列理工学院泛素调节的蛋白质降解专家讲座第6页Award winner获奖者研究方法研究过程研究成果结论建议获奖者Irwin Rose华盛顿州立大学芝加哥大学纽约大学泛素调节的蛋白质降解专家讲座第7页泛素调整蛋白质降解发觉史发觉历程泛素调节的蛋白质降解专家讲座第8页研究概述发现历程研究过程研究成果结论建议19531960Simpson利用放射性同位素标识法进行蛋白质代谢试验，并随即发表了名为“生物细胞中蛋白质分解中需要代谢能量即需要ATP加水分解”论文发觉溶酶体，被认为是蛋白质降解主要场所。发觉溶酶体抑制剂。发觉经过细胞溶酶体抑制剂作用后，细胞内任然存在部分蛋白质分解难以抑制。Discovery process发觉历程泛素调节的蛋白质降解专家讲座第9页研究概述发现历程研究过程研究成果结论建议19751977从牛胸腺中分离出一个含76个氨基酸残基多肽，相对分子质量为8.45ku,以后被证实含有标识待降解蛋白质作用，因为它广泛存在于生命体，所以被命名为“泛素”。Goldberg等报道网织红细胞（未发育成熟红细胞）提取液中加入ATP显著促进蛋白质分解，也就是说蛋白分解伴伴随能量消耗泛素调节的蛋白质降解专家讲座第10页研究概述发现历程研究过程研究成果结论建议1978阿弗拉姆赫尔什科致力于研究网状细胞提取物，现此提取物可被分为两个部分，当两部分融合在一起时，就会产生ATP依赖性蛋白质降解。他们认为这种活性起源于一个多肽。这种多肽（APF-1）分子量只有9000，即为泛素。发表两篇文章，第一篇指出APF-1能够与提取物中许多蛋白质以共价键形式结合。第二篇文章中，作者深入阐述一个蛋白质分子能够与多个APF-1分子结合现象，这种现象被称为多泛素化。1980泛素调节的蛋白质降解专家讲座第11页学说内容蛋白质两种降解过程泛素-蛋白酶体路径泛素、E1、E2、E3和蛋白酶体“多步泛素引发”学说泛素调节的蛋白质降解专家讲座第12页研究概述研究方法学说内容研究成果结论建议蛋白质两种降解过程SAMPLE TITLESAMPLE TITLE80-90%80-90%异常蛋白异常蛋白短周期蛋白短周期蛋白内质网相关内质网相关蛋白蛋白长周期蛋白长周期蛋白膜蛋白膜蛋白细胞外蛋白细胞外蛋白泛素泛素-蛋白酶体路径蛋白酶体路径溶酶体路径溶酶体路径氨基酸氨基酸小肽小肽10-20%10-20%泛素调节的蛋白质降解专家讲座第13页研究概述研究方法学说内容研究成果结论建议泛素-蛋白酶体路径蛋白质降解是一个精细控制过程，首先有待降解蛋白质被泛素所标识（蛋白质泛素化），接着这些泛素化蛋白质进入细胞蛋白酶复合体活性位点，蛋白质被降解成7-9个氨基酸长度短肽片段后，从蛋白酶体另一段被释放。泛素调节的蛋白质降解专家讲座第14页研究概述研究方法学说内容研究成果结论建议泛素结构与功效泛素含有76个氨基酸残基,广泛存在于真核生物,当前还未发觉泛素存在于原核生物中，泛素氨基酸序列极其保守。泛素基因主要编码两种泛素前体蛋白质:一个是多聚泛素,另一个是泛素融合蛋白。泛素调节的蛋白质降解专家讲座第15页研究概述研究方法学说内容研究成果结论建议E1 E2与E3功效名称名称简写简写功效功效泛素活化酶E1激活泛素分子后将其送到 E2 上泛素结合酶E2把泛素分子绑在被降解蛋白质上泛素蛋白连接酶E3识别被降解蛋白质泛素调节的蛋白质降解专家讲座第16页研究概述研究方法学说内容研究成果结论建议蛋白酶体结构蛋白质酶体26s复合物19s复合物20s复合物20s复合物泛素调节的蛋白质降解专家讲座第17页研究概述研究方法学说内容研究成果结论建议蛋白酶体功效26S 复合物是一个筒状结构,活性部位(20S 复合物)在筒内,能将全部蛋白质降解成含 7 个 9 个氨基酸多肽。蛋白质要抵达活性部位,一定要经过一个被称为“锁”(lock)帽状结构(19S 复合物),而这个帽状结构能识别被泛素标识蛋白质。被降解蛋白质抵达活性部位后,泛素分子在去泛素酶作用下离去,能量(ATP)被释放出来用于蛋白质降解。降解后多肽从蛋白酶体筒状结构另一端被释放出来。其实,蛋白酶体本身不具备选择蛋白质能力,只有被泛素分子标识而且被 E3 识别蛋白质才能在蛋白酶体中进行降解泛素调节的蛋白质降解专家讲座第18页研究概述研究方法学说内容研究成果结论建议泛素-蛋白酶体路径：“多步泛素引发”学说泛素调节的蛋白质降解专家讲座第19页研究概述研究方法学说内容研究成果结论建议泛素-蛋白酶体路径“多步泛素引发”学说(1)酶 E1 激活泛素分子,此过程需要 ATP 能量。(2)泛素分子被激活后被运输到E2 上,E2 负责将泛素绑在被降解蛋白质上。(3)E3 能识别被降解蛋白质。当 E2 携带泛素分子在 E3 指导下靠近被降解蛋白质时,E2 就把泛素分子绑在被降解蛋白质上(标识)。(4)酶 E3 释放出被泛素标识蛋白质。(5)不停重复上述过程,直到蛋白质上绑有一定数量泛素分子后被送到蛋白酶体。(6)蛋白酶体接收被泛素分子标识蛋白质并将其切成由 7 个 9 个氨基酸组成短链。泛素调节的蛋白质降解专家讲座第20页泛素化去泛素化生物学功效补充研究泛素调节的蛋白质降解专家讲座第21页研究概述研究方法研究过程补充研究结论建议泛素化泛素经过E1和E2被激活过程称为泛素活化。首先E1催化泛素C 末端甘氨酸(Gly)形成Ub腺苷酸中间产物,然后激活泛素C末端被转移至E1酶内Cys残基SH键上,形成高能硫酯键;含有高能硫酯键泛素经过转酰基作用使其深入转移到E2特异Cys残基上,形成E2Ub巯基酯;E2Ub巯基酯提供泛素分子,使泛素C端甘氨酸与底物蛋白Lys残基氨基形成共价键,由第一个泛素单体与底物蛋白内部Lys残基氨基(或氨基)结合;泛素能够直接从E2转移给底物蛋白形成Ub蛋白复合物,这时底物多是些碱性蛋白(如组蛋白),而在大多数情况下,底物蛋白先与E3特异性结合,E3可使E2和底物蛋白相互靠近,继而蛋白底物与E2酶连接泛素结合,这么就完成了底物蛋白质泛素化。泛素调节的蛋白质降解专家讲座第22页研究概述研究方法研究过程补充研究结论建议去泛素化去泛素化作用是泛素化过程逆转。去泛素化酶能够水解泛素和底物蛋白之间硫酯键,还能把错误识别底物从泛素化复合体中释放出来它们能够分为两类:（1）泛素羧端水解酶：水解去除和泛素C末端连接小肽,也参加泛素多聚体产生泛素单体过程,促进泛素再循环,对泛素系统正常运行是很有必要。（2）泛素特异性加工酶：参加去除和解聚底物蛋白质上多聚泛素键,从而预防多聚泛素在底物蛋白聚集。泛素调节的蛋白质降解专家讲座第23页研究概述研究方法研究过程补充研究结论建议生物学功效1.抗原提呈：抗原分子泛素化后被26 s蛋白酶体降解成多肽,然后由组织相容性复合体(MHC)I类分子提呈到细胞表面,再被细胞毒性T细胞(CTL)识别。2、调整细胞周期：UPP调整降解调整蛋白,如细胞周期因子、信号传导蛋白等,在控制细胞周期尤其是生殖细胞方面起主要作用。细胞周期因子先被泛素化,然后由26 s蛋白酶体降解,造成周期因子依赖激酶失活,从而使细胞有丝分裂期中止。细胞周期因子-周期因子依赖激酶复合体可由它们特定抑制因子使其失活,这些抑制因子也由泛素-蛋白酶体路径降解。泛素调节的蛋白质降解专家讲座第24页