泛素化

泛素化系统

泛素化是一种酶促的、蛋白质翻译后修饰（PTM）过程，其中来自被激活泛素的二甘氨酸模体中末端甘氨酸的羧基与被修饰蛋白中赖氨酸ε氨基相连形成一酰胺键。

将蛋白标记上泛素的过程（泛素化）包括了以下一系列步骤：

活化：泛素通过泛素活化酶 E1 参与的一个两步反应而被激活，并且需要ATP提供能量。 第一步是泛素与ATP反应，形成泛素-腺苷酸复合物； 第二步是泛素的转移，即泛素与AMP分离并转移到 E1 的半胱氨酸残基上，泛素的羧基端与 E1 酶中半胱氨酸的巯基通过硫酯键相连。

结合：E1将活化后的泛素通过转硫酯化反应转移到泛素结合酶E2。

连接：泛素连接酶 E3 催化泛素级联反应的最后一步，将结合到 E2 的泛素转移到目标蛋白上，使目标蛋白的一个赖氨酸与泛素的羧基端的一个甘氨酸通过异构肽键连接，通常这个步骤需要100多个E3连接酶的催化， E3 连接酶具有底物识别作用，并且能够与 E2 和底物相作用，有些 E3 也可以激活 E2 的活性。

在泛素化级联反应中各个步骤分为不同的层次的, E1 能够结合多个 E2, E2 能够结合多个E3，这种严密的分层现象能够使细胞对泛素化进行更为精致的调节。

泛素样蛋白ubiquitin-like proteins (ULPs)也通过 E1–E2–E3 级联系统对蛋白质进行修饰，不过与泛素蛋白的修饰级联系统也存在一些差异。

E4 泛素链延长酶, 能够在 E3 泛素连接酶产生的单泛素化蛋白上延长泛素。

E3

E3泛素连接酶具有两个结构域中的一个:

HECT ( H omologous to the E 6-AP C arboxyl T erminus) 结构域

RING ( R eally I nteresting N ew G ene) 结构域 (or the closely related U-box domain)

泛素最终通过两种方式转移至蛋白质底物:

直接从E2结合酶转移至蛋白质底物（由E3酶的 RING 结构域催化）

通过E3连接酶再转移至蛋白质底物（由E3酶的 HECT 结构域催化），在转移至蛋白质底物之前，泛素与E3酶 HECT 结构域中保守的半胱氨酸残基通过硫酯键而形成E3-泛素复合物。

2004年，阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科、欧文·罗斯因发现了泛素调节的蛋白质降解过程而获得了诺贝尔化学奖。

参考文献

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