内质网内的泛素化机制(4)

Doa10蛋白在哺乳动物细胞中最有可能的同系物就是TEB4蛋白。这两种蛋白都有相同的跨膜结构域和N末端的指环结构域。不过TEB4蛋白可以使其自身泛素化，但是我们还没有发现它的底物蛋白。

除了这些与酵母细胞连接酶相似的连接酶之外，在哺乳动物细胞中还存在一些酵母细胞中没有的ERAD连接酶。内质网中有一种名为携带有膜锚定结构的指环蛋白1（RING-finger protein with membrane anchor 1，RMA1），该蛋白是一种在拟南芥（Arabidopsis）到人类中都广泛存在、非常保守的泛素连接酶。RMA1蛋白能与UBE2J1蛋白相互作用，如果过表达RMA1蛋白会降低细胞内囊性纤维化病跨膜传导调节蛋白（cystic fibrosis transmembrane conductance regulator，CFTR）的水平。RMA1蛋白最主要的作用是在CFTR蛋白翻译过程中或翻译刚刚完成之后检测CFTR蛋白N末端结构域的折叠情况。翻译完成之后，胞质内的E3连接酶CHIP蛋白会促使RMA1蛋白解离，继续检测CFTR蛋白的折叠情况。CHIP蛋白含有一在结构上与指环结构域非常类似的U盒子（U-box）结构域，它是一三角形四肽（tetratricopeptide）重复结构域，能与Hsp70蛋白和Hsp90蛋白发生相互作用。CHIP蛋白这种能与分子伴侣蛋白和泛素连接酶蛋白相结合的活性表明CHIP蛋白能监控Hsp70蛋白介导的蛋白折叠过程，并能降解那些发生了不可逆的错误折叠的蛋白质。

另一个能与RMA1蛋白发生相互作用的蛋白是B细胞受体相关蛋白31（B-cell receptor-associated protein 31，BAP31）。BAP31蛋白是一种膜内在蛋白质（integral membrane protein），它也参与了对内质网内膜蛋白的分选工作。BAP31蛋白能与Sec61孔蛋白、E3连接酶RMA1蛋白、Derlin-1蛋白等发生相互作用。如果通过siRNA技术抑制BAP31蛋白的表达则能够稳定CFTR蛋白，BAP31蛋白还能起到分子伴侣的作

关于内质网的泛素化机制

用，帮助新合成的CFTR蛋白折叠，还能帮助区分各种不能由RMA1蛋白折叠以及由Derlin-1蛋白降解的变异蛋白。

泛素连接酶蛋白的变异体蛋白Parkin与青少年帕金森氏病（juvenile Parkinson’s disease）有关。如果表达缺陷型的Parkin蛋白可以导致Pael-R蛋白在内质网中聚集，继而导致多巴胺能神经元变性，形成帕金森氏病。在体外，Parkin蛋白可以泛素化修饰Pael-R蛋白，不过效率非常低，但是在CHIP蛋白的帮助下可以大大提高此泛素化修饰效率。

胞质内的SCF复合体是由Skp1蛋白、Cul1蛋白、Roc1蛋白（又名Rbx1蛋白）以及F-Box等蛋白组成的泛素连接酶复合体。在大量的F-Box蛋白中有两个蛋白能够决定SCF连接酶的底物特异性，这两个蛋白是神经元特异性的蛋白Fbs1和Fbs2，它们都是能够识别糖基侧链的F-Box蛋白。Fbs1蛋白和Fbs2蛋白都含有糖基化位点结合结构域，能与N连接聚糖分子中最内侧的糖基化位点相结合。我们目前还没有发现SCF复合体的底物，但它们可以清除那些可能是从经典的ERAD途径中―逃脱‖的糖蛋白胞质溶胶或者是在内质网脂质双分子膜破裂时―泄露‖出来的糖蛋白。

3.4 跨越内质网膜结构

在折叠发生错误的蛋白质被泛素化修饰以及降解之前，它们必须能够跨越内质网膜结构。这种外向转运过程包括转位（dislocation）和逆移位（retrotranslocation）两种过程。但是我们现在还不清楚蛋白质是如何被转运出内质网的，可能是通过Sec61易位子（translocon）以一种类似于转入过程（import process）的方式来完成的，也可能是通过形成脂质小体（lipid droplet）的方式来完成的。

HRD连接酶将发生在内质网膜两侧的重要事件联系了起来。这两个重要事件分别是在内质网腔内侧发生的底物蛋白募集事件和在内质网胞质侧发生的底物蛋白质泛素化修饰事件。因此，底物蛋白质的外向运输事件可能是通过连接酶中的某种―管道‖完成的。可能HRD复合体本身就能将异常的蛋白质―排出‖到胞质当中。与HRD连接酶共同发挥作用的还有Derlin家族蛋白，这些Derlin家族蛋白也是最有可能起到转运作用的蛋白质。有3个Derlin家族蛋白与酵母Der1蛋白具有一定程度的同源性，这3个蛋白可以一起组成异源复合体，同时MHC I类重链分子也参与了该复合体的形成。Derlin-1蛋白能与HCMV病毒的US11蛋白发生相互作用。当我们使用抑制剂抑制蛋白酶体活性的时候，我们发现Derlin-1蛋白与去糖基化的重链分子结合在一起。而胞质中的N聚糖酶（N-glycanase）能去除掉MHC I类重链分子上的糖基化位点。因此，Derlin-1蛋白肯定是在重链分子被转运至胞质中之后或者在转运过程之中才与其结合的。我们还发现具有各种不同功能的ATP酶，比如AAA+-ATPase p97蛋白（即酵母细胞中的Cdc48蛋白）等能够与Derlin-1蛋白和Derlin-2蛋白发生相互作用，这也都说明Derlin蛋白能够起到转运内质网中异常蛋白的作用。我们在下面还将讨论到，Cdc48蛋白能促使ERAD系统底物锚定到内质网膜上。Derlin-1蛋白不参与US2蛋白介导的重链分子降解过程，因此它可能还会起到其他的作用，或者在内质网中还存在其他的转运机制。

3.5 底物蛋白从内质网膜结构上释放出来并被降解破坏

异常蛋白穿越内质网膜结构的过程需要有一种―力‖来指引转运的方向。而且，底物蛋白必须从膜结构中释放出来才能进入蛋白酶体。转运和释放过程都需要能量，而且这两个过程可能是偶联在一起的。还有一部分能量需要参与底物蛋白的泛素化修饰过程，该过程也是底物蛋白易位的先决条件。另一个需要能量的过程是由Cdc48蛋白（在人类细胞中是p97蛋白）介导的。Cdc48蛋白这种AAA ATP酶可以形成同源六聚体（homohexamers），在泛素蛋白融合降解蛋白1（ubiquitin fusion degradation 1，Ufd1）和核定位蛋白4（nuclear protein localization 4，Npl4）等辅助因子的共同作用下使异常蛋白从内质网膜上解离下来。不

关于内质网的泛素化机制

过这其中的具体分子机制我们暂时还不清楚。根据―分子钳（molecular ratchet）‖模型，ATP水解循环可以导致Cdc48蛋白复合体内部构象改变，从而促使结合在p97蛋白N末端的底物蛋白从内质网膜上释放下来。而另一种模型则认为，在Cdc48蛋白复合体富含精氨酸的环状结构形成的富含胍基（guanidyl）的环境中会产生一个―变性圈（denaturation collar）‖结构，该结构可以通过变性作用使蛋白打开折叠。Cdc48蛋白复合体需要固定在内质网膜上才能对底物蛋白施加作用。结果，Cdc48蛋白复合体以一种需要泛素化修饰底物蛋白的方式与膜锚定蛋白Ubx2的泛素蛋白调节结构域X（ubiquitin regulatory X，UBX）发生相互作用。在哺乳动物中具有与Cdc48蛋白复合体类似功能的蛋白可能是UBXD2或ERASIN蛋白。

当底物蛋白被泛素化修饰并从内质网膜结构上解离下来之后，它们会在辐射敏感蛋白23（radiation sensitive 23，Rad23）和Kar1蛋白抑制蛋白（ominant suppressor of Kar1，Dsk2）的作用下被转运至蛋白酶体。这些同源性适配体蛋白的C末端都具有泛素相关基序（ubiquitin-associated motif，UBA），能与多泛素蛋白链相结合，同时也在N端具有一泛素样结构域（ubiquitin-like domain，UBL），能指引适配体蛋白和底物蛋白进入蛋白酶体，蛋白酶体可以通过Rpn10和Rpn13亚单位识别多泛素化修饰的底物蛋白。此外，Dsk2蛋白和Rad23蛋白还可能保护多泛素蛋白侧链免遭泛素蛋白水解酶的降解作用。在这条经典的途径中，E3连接酶能多泛素化修饰底物。在酵母细胞中还有第二条途径，底物蛋白首先在连接酶的作用下被单泛素化修饰或者被双泛素化修饰，然后在U-Box蛋白Ufd2和Cdc48蛋白的作用下 …… 此处隐藏：3806字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……