泛素调节的蛋白质降解ppt课件.ppt

2004年诺贝尔奖化学奖简介 泛素调节的蛋白质降解 获奖者 2004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 获奖者 获奖者 获奖者 获奖者 泛素调节蛋白质降解的发现史 发现历程 Simpson利用放射性同位素标记法进行蛋白质代谢实验 并随后发表了名为 生物细胞中的蛋白质分解中需要代谢能量即需要ATP的加水分解 的论文 发现溶酶体 被认为是蛋白质降解的重要场所 发现溶酶体抑制剂 发现经过细胞溶酶体抑制剂的作用后 细胞内任然存在部分蛋白质的分解难以抑制 Discoveryprocess 发现历程 从牛胸腺中分离出一种含76个氨基酸残基的多肽 相对分子质量为8 45ku 后来被证实具有标记待降解蛋白质的作用 由于它广泛存在于生命体 因此被命名为 泛素 Goldberg等报道网织红细胞 未发育成熟的红细胞 的提取液中加入ATP显著促进蛋白质的分解 也就是说蛋白分解伴随着能量的消耗 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依赖性的蛋白质降解 他们认为这种活性来源于一个多肽 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可以与提取物中的许多蛋白质以共价键的形式结合 第二篇文章中 作者进一步阐述一个蛋白质分子能够与多个APF 1分子结合的现象 这种现象被称为多泛素化 学说内容 蛋白质的两种降解过程泛素 蛋白酶体途径泛素 E1 E2 E3和蛋白酶体 多步泛素引发 学说 蛋白质的两种降解过程 SAMPLETITLE SAMPLETITLE 泛素 蛋白酶体途径 蛋白质的降解是一个精细控制的过程 首先有待降解的蛋白质被泛素所标记 蛋白质的泛素化 接着这些泛素化的蛋白质进入细胞的蛋白酶复合体的活性位点 蛋白质被降解成7 9个氨基酸长度的短肽片段后 从蛋白酶体的另一段被释放 泛素的结构与功能 泛素含有76个氨基酸残基 广泛存在于真核生物 目前尚未发现泛素存在于原核生物中 泛素的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 一种是多聚泛素 另一种是泛素融合蛋白 E1E2与E3的功能 蛋白酶体的结构 蛋白酶体的功能 26S复合物是一种筒状结构 活性部位 20S复合物 在筒内 能将所有蛋白质降解成含7个 9个氨基酸的多肽 蛋白质要到达活性部位 一定要经过一种被称为 锁 lock 的帽状结构 19S复合物 而这个帽状结构能识别被泛素标记的蛋白质 被降解蛋白质到达活性部位后 泛素分子在去泛素酶的作用下离去 能量 ATP 被释放出来用于蛋白质的降解 降解后的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的能力 只有被泛素分子标记而且被E3识别的蛋白质才能在蛋白酶体中进行降解 泛素 蛋白酶体途径 多步泛素引发 学说 泛素 蛋白酶体途径 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送到E2上 E2负责将泛素绑在被降解的蛋白质上 3 E3能识别被降解的蛋白质 当E2携带泛素分子在E3的指引下接近被降解蛋白质时 E2就把泛素分子绑在被降解蛋白质上 标记 4 酶E3释放出被泛素标记的蛋白质 5 不断重复上述过程 直到蛋白质上绑有一定数量的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记的蛋白质并将其切成由7个 9个氨基酸组成的短链 泛素化去泛素化生物学功能 补充研究 泛素化 泛素通过E1和E2被激活的过程称为泛素的活化 首先E1催化泛素C末端的甘氨酸 Gly 形成Ub 腺苷酸中间产物 然后激活的泛素C末端被转移至E1酶内Cys残基的 SH键上 形成高能硫酯键 含有高能硫酯键的泛素通过转酰基作用使其进一步转移到E2特异的Cys残基上 形成E2 Ub巯基酯 E2 Ub巯基酯提供泛素分子 使泛素C端甘氨酸与底物蛋白的Lys残基的氨基形成共价键 由第一个泛素单体与底物蛋白内部的Lys残基的 氨基 或 氨基 结合 泛素可以直接从E2转移给底物蛋白形成Ub蛋白复合物 这时的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和底物蛋白相互接近 继而蛋白底物与E2酶连接的泛素结合 这样就完成了底物蛋白质的泛素化 去泛素化 去泛素化作用是泛素化过程的逆转 去泛素化酶能够水解泛素和底物蛋白之间的硫酯键 还能把错误识别的底物从泛素化复合体中释放出来 它们可以分为两类 1 泛素羧端水解酶 水解去除和泛素C末端连接的小肽 也参与泛素多聚体产生泛素单体的过程 促进泛素再循环 对泛素系统的正常运行是很有必要的 2 泛素特异性加工酶 参与去除和解聚底物蛋白质上的多聚泛素键 从而防止多聚泛素在底物蛋白的聚集 生物学功能 1 抗原提呈 抗原分子泛素化后被26s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 调节细胞周期 UPP调节降解调节蛋白 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重要作用 细胞周期因子先被泛素化 然后由26s蛋白酶体降解 导致周期因子依赖的激酶失活 从而使细胞有丝分裂期中止 细胞周期因