泛素化的過(guò)程
具體過(guò)程：泛素化修飾涉及泛素激活酶E1、泛素結(jié)合酶E2和泛素連接酶E3的一系列反應(yīng):首先在ATP(紅色所示)供能的情況下酶E1(蛋白質(zhì)編號(hào)1r4n)粘附在泛素分子尾部(淡黃色所示)的Cys殘基上(綠色所示,注意在這個(gè)結(jié)構(gòu)中,Cys突變?yōu)锳la)激活泛素,接著,E1將激活的泛素分子轉(zhuǎn)移到E2酶上(蛋白質(zhì)編號(hào)1fxt),隨后,E2酶和一些種類不同的E3酶共同識(shí)別靶蛋白,對(duì)其進(jìn)行泛素化修飾。根據(jù)E3與靶蛋白的相對(duì)比例可以將靶蛋白單泛素化修飾和多聚泛素化修飾。E3酶(蛋白質(zhì)編號(hào)1ldk和1fqv)的外形就像一個(gè)夾子,靶蛋白連接在中間的空隙內(nèi)(星號(hào)所示)。酶的左側(cè)結(jié)構(gòu)域決定靶蛋白的特異性識(shí)別,右側(cè)結(jié)構(gòu)域定位E2酶以轉(zhuǎn)移泛素分子。蛋白質(zhì)泛素化的結(jié)果是使得被標(biāo)記的蛋白質(zhì)被蛋白酶分解為較小的多肽、氨基酸以及可以重復(fù)使用的泛素。 泛素-蛋白酶體途徑是先發(fā)現(xiàn)的，也是較普遍的一種內(nèi)源蛋白降解方式。需要降解的蛋白先被泛素化修飾，然后被蛋白酶體降解。
不過(guò)后來(lái)又發(fā)現(xiàn)，并非所有泛素化修飾都會(huì)導(dǎo)致降解。有些泛素化會(huì)改變蛋白的活性，導(dǎo)致其他的生物效應(yīng)，如DNA損傷修復(fù)，機(jī)體免疫應(yīng)答等。 蛋白質(zhì)泛素化作用是后翻譯修飾的一種常見(jiàn)形式，該過(guò)程能夠調(diào)節(jié)不同細(xì)胞途徑中各式各樣的蛋白質(zhì)底物。通過(guò)一個(gè)三酶級(jí)聯(lián)（E1-E2-E3），蛋白質(zhì)的泛素連接由E3泛素連接酶催化，這種酶是cullin-RING復(fù)合體超級(jí)家族的最佳代表。
在從酵母到人類的各級(jí)生物中都保守的DDB1-CUL4-ROC1復(fù)合體是最近確定出的cullin-RING泛素連接酶，這種酶調(diào)節(jié)DNA的修復(fù)、DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，它能被病毒所破壞。
由于缺少一個(gè)規(guī)則的SKP1類cullin連接器和一種確定的底物召集結(jié)構(gòu)域，目前人們還不清楚DDB1-CUL4-ROC1 E3復(fù)合體如何被裝配起來(lái)以對(duì)各種蛋白質(zhì)底物進(jìn)行泛素化。
在這項(xiàng)新的研究中，DDB1-CUL4A-ROC1復(fù)合體被病毒劫持的形式進(jìn)行了晶體結(jié)構(gòu)分析。分析結(jié)果表明DDB1利用一個(gè)β-propeller結(jié)構(gòu)域作為cullin骨架結(jié)合物，利用一種多變的、附著的獨(dú)立雙β-propeller折疊來(lái)進(jìn)行底物的呈遞。
通過(guò)對(duì)人類的DDB1和CUL4A復(fù)合體進(jìn)行聯(lián)系提純，然后進(jìn)行質(zhì)譜分析，研究人員確定出了一種新穎的WD40-repeat蛋白家族，這類蛋白直接與DDB1的雙propeller折疊結(jié)合并充當(dāng)E3酶的底物募集模塊。這些結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)組學(xué)研究結(jié)果揭示出了cullin-RING E3復(fù)合體的一個(gè)新家族的裝配和多功能型背后的結(jié)構(gòu)機(jī)制和分子邏輯關(guān)系。 E1,E2,E3對(duì)底物的泛素化可形成幾種不同的泛素化底物。有的底物蛋白只能被單泛素化，如H2B；有的底物蛋白有多個(gè)賴氨酸殘基，在合適條件下會(huì)被多位點(diǎn)單泛素化；還有一些蛋白在單個(gè)賴氨酸位點(diǎn)會(huì)形成多聚泛素鏈，這種多聚泛素鏈可以根據(jù)連接泛素鏈的賴氨酸位點(diǎn)的不同可以分為單一、混合以及樹(shù)枝狀的結(jié)構(gòu)。
