内质网内的泛素化机制(3)

KAI1又名CD82 KAI1蛋白属于四次跨膜蛋白家族（tetraspanin family）。在好几种人类癌症中都会发现KAI1蛋白表达量降低与肿瘤转移能力增强有关。

MHC I类分子 MHC I类分子能将细胞内的肽段呈递给T细胞，以便机体清除表达外源性肽段的细胞。HCMV病毒借助细胞ERAD系统能降解MHC I类分子的重链蛋白，以防止细胞呈递病毒来源的肽段。

Pael受体（Pael receptor，Pael-R） Pael受体是泛素连接酶Parkin的底物蛋白。当Parkin失活时，未经折叠的Pael受体会聚集在内质网中，导致神经细胞死亡。这说明Pael受体在青少年帕金森氏病（juvenile Parkinson’s disease）这种常染色体隐性遗传疾病中扮演了重要角色。

关于内质网的泛素化机制

Pdr5 Pdr5蛋白是一种ATP结合盒式转运体蛋白（ATP-binding cassette transporter），它能使酿酒酵母对多种药物产生抗性。

内质网核糖体结合糖蛋白（Ribophorin I） 内质网核糖体结合糖蛋白是寡糖基转移酶复合体

（oligosaccharyltransferase complex）中锚定在膜上的亚单位。如果去掉该蛋白的C末端跨膜结构域就会形成错误折叠的，可溶性的变异体蛋白RI322，该变异体蛋白只携带有一个N连接聚糖。

甲状腺素转运蛋白（Transthyretin，TTR） 甲状腺素转运蛋白是由肝细胞分泌的未被糖基化修饰的血清蛋白，它能起到转运甲状腺素的作用。如果该蛋白发生突变，会破坏它所构成的同源四聚体结构的稳定性，形成淀粉样纤维蛋白，最终导致神经细胞变性，器官功能衰竭。

3.1 针对各种不同异常情况的蛋白需要不同的途径给予解决

在酵母细胞中两种E3连接酶，但是这两种酶就足以处理大部分的底物蛋白。连接酶Doa10蛋白是由Mat-α2–10蛋白降解而来，它主要负责处理胞质结构域发生问题的蛋白质，而另一种连接酶，β-羟-β-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶（HMG-CoA reductase）的降解产物HRD蛋白则负责处理腔内结构域或跨膜结构域异常的蛋白质。为了突出这种处理方式上的差异，有人对ERAD系统的概念进行了扩展，提出是ERAD-C负责降解胞质结构域发生问题的蛋白质，ERAD-M负责降解跨膜结构域发生问题的蛋白质，而ERAD-L负责降解内质网腔内结构域发生问题的蛋白质。这三条处理途径的―起点‖不同，但―终点‖却都汇聚到胞质当中。兼有多种异常情况的蛋白质首先会由ERAD-C途径处理，因为该途径的处理速度似乎要比其他两条途径快。不过我们需要注意的是，我们上述的这三种ERAD途径只是针对酵母细胞中的蛋白质情况而言，不一定能推广使用。

3.2 酵母细胞中ERAD系统的关键信息

HRD连接酶是锚定在内质网膜上的蛋白复合体，它至少由5个不同的亚基组成。Hrd1/Der3蛋白具有6个跨膜结构域，以及一个胞质内环-指结构域（RING-finger domain），该结构域可以使泛素连接酶的靶蛋白泛素化。Hrd1蛋白能与Usa1蛋白发生相互作用，而Usa1蛋白是Der1蛋白（在ER-1中被降解）的配体。HRD蛋白复合体的腔内结构域是由Hrd3蛋白和Yos9蛋白（酵母细胞OS-9蛋白的同系物）组成的。Yos9蛋白携带有甘露糖6磷酸盐受体同源性结构域（mannose-6 phosphate receptor homology，（MRH）domain），该结构域能够识别由Htm1蛋白催化产生的，在末端包含有α1,6连接甘露糖（α1,6-linked mannose）的N连接聚糖分子。如果MRH结构域发生突变，Yos9蛋白就无法与N连接聚糖结合，结果CPY*蛋白（即第255位甘氨酸突变为精氨酸的CPY蛋白）和其他糖蛋白发生降解，这说明Yos9蛋白能够将异常蛋白的识别过程与泛素-蛋白酶体系统联系起来。但是如果去掉Yos9蛋白，或者去掉CPY*蛋白上的糖基化位点，却并不足以破坏HRD连接酶与其底物之间的相互作用。那么如果不是为了与底物进行结合，Yos9蛋白和CPY*蛋白上的聚糖分子又到底起到了一种什么样的作用呢？Yos9蛋白中的MRH结构域可能能对所有待查蛋白进行搜索、筛选，看看它们是否都携带有尚未与其他蛋白形成稳定相互作用的甘露糖7-N-乙酰葡糖胺酶2低聚糖（mannose7-N-acetylglucosamine2 glycan）位点。而复合体中的其他组成蛋白质则可以与折叠错误的蛋白质形成连接。实际上，Hrd3蛋白的确能与异常蛋白相连，而且对疏水蛋白具有较高的亲和力。Hsp70蛋白分子伴侣Kar2蛋白（karyogamy 2）也能与Yos9蛋白相连，这说明HRD连接酶的腔内结构域可以通过多种方式与异常蛋白发生相互作用。

关于内质网的泛素化机制

HRD复合体是依靠何种机制选择出那些机体不需要的异常蛋白，将其―清理‖出内质网的呢？我们又提出了下列机制，在Kar2的作用下，非天然构象的蛋白质与HRD连接酶发生相互作用，最终，这些非天然构象的蛋白质可能会形成成熟的，具有正确折叠构象的蛋白质，或者仍然无法形成正确构象。然后，Hrd3蛋白可能会通过底物蛋白中的疏水结构与底物蛋白结合，同时，Yos9蛋白会对这些底物蛋白进行筛查，检查它们是否具有末端α1,6连接甘露糖（α1,6-linked mannose）。只有能同时与Yos9蛋白和Hrd3蛋白发生相互作用的底物蛋白才能在携带有甘露糖8-9聚糖分子（mannose8–9 glycans，这些糖基化位点可以被切除，帮助蛋白质形成正确的折叠）的糖蛋白的帮助下，经由Hrd1蛋白被泛素化途径修饰。

如果在细胞内缺乏Yos9蛋白和Hrd3蛋白的情况下过量表达Hrd1蛋白，会导致内质网内的蛋白广泛性降解，这说明Yos9蛋白和Hrd3蛋白能起到筛选的作用，以保证只有合适的底物才能进入胞质溶胶经由泛素化途径被降解。为了达到这个目的，Hrd1蛋白会与可溶性的E2结合酶Ubc1和Ubc7一起协同发挥作用，这些E2结合酶会通过Cue1蛋白被锚定在内质网膜上。

在酵母细胞中第二个位于内质网膜上的E3连接酶是Doa10蛋白，我们是在筛选能够降解可溶性转录抑制因子Matα2的蛋白因子的过程中发现Doa10蛋白的。随后我们又发现了好几个Doa10蛋白的膜上底物蛋白，因此认为Doa10蛋白也参与了ERAD通路。Doa10蛋白在N端具有特征性的指环结构域（RING-finger domains）以及14个跨膜结构域。虽然Doa10蛋白复合体的膜结构如此复杂，但是组成Doa10蛋白复合体的亚单位还是非常简单的，我们现在只发现E2结合酶Ubc6蛋白和Ubc7蛋白是Doa10蛋白的辅因子。Ubc7蛋白是通过Cue1蛋白被锚定在内质网膜上的。

3.3 哺乳动物连接酶

我们在哺乳动物细胞中发现了更多的参与ERAD系统的连接酶，要比酵母细胞中发现的连接酶多得多。有两种与酵母细胞Hrd1蛋白同源的哺乳动物蛋白——HRD1蛋白，又名Synoviolin蛋白；和gp78蛋白，又名AMFR蛋白，即肿瘤自分泌活性因子受体蛋白（tumour autocrine motility factor receptor）。HRD1蛋白与人Hrd3同源蛋白SEL1L（Lin12样蛋白抑制蛋白）、HERP蛋白（与酵母细胞中的Usa1蛋白类似）、Derlin 1–3蛋白（属于Der1家族蛋白）和OS-9蛋白（Yos9蛋白的人类同源蛋白，可见于骨肉瘤细胞）一起，形成了与酵母HRD连接酶复合体相似的哺乳动物连接酶复合体。哺乳动物细胞表达两种OS-9蛋白，即OS-9.1蛋白及其变异蛋白OS-9.2蛋白（该蛋白相比OS-9.1蛋白缺乏55个氨基酸残基）。这两种蛋白都能与SEL1L蛋白发生相互作用，也能与不具有正确构象的α1抗胰蛋白酶（α1-antitrypsin）的变异蛋白NHK相结合。与它们的酵母同源蛋白Yos9一样，OS-9蛋白与底物蛋白之间的结合也不需要N连接聚糖分子的参与，所以它们可以和未被糖基化修饰的NHK蛋白——NHK-QQQ蛋白相结合。但是如果底物蛋白缺乏糖基化修饰，它们就无法被细胞降解。通过siRNA降低OS-9蛋白的表达水平会影响细胞内NHK蛋白的降解 …… 此处隐藏：3254字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……