泛素酶：泛素化研究的基石PROTAC开发的核心

泛素酶：泛素化研究的基石，PROTAC开发的核心泛素酶与PROTAC蛋白质作为生命活动的主要承担者，在完成使命后需要及时启动降解和清除。如果在这个过程中出现问题，就会引发一系列疾病，最典型的当属神经退行性疾病，如阿尔茨海默症、帕金森、亨廷顿病等。人体细胞降解蛋白质的主要途径有泛素-蛋白酶体系统（UPS）和溶酶体-自噬通路。PROTAC是一种新兴治疗方式，利用UPS选择性的靶向降解疾病相关的蛋白质，调节小分子药物难靶向的“不可成药”靶点。因此，PROTAC概念自2001年首次报道以来，受到科研界和药企的广泛关注。SignalChemBiotech（义翘神州全资子公司）凭借20多年为泛素研究提供高活性重组酶蛋白和底物的经验，已成功开发泛素、E1泛素激活酶、E2泛素结合酶、E3泛素连接酶、去泛素化酶等一系列产品。“一键三连”泛素化研究发现80%-90%的蛋白质降解由泛素-蛋白酶体系统（UPS）介导完成。UPS俨然是人体的一个蛋白质“垃圾处理站”。泛素“一键锁定”靶蛋白，标记为待处理的垃圾，即“泛素化”。通过E1泛素激活酶、E2泛素结合酶、E3泛素连接酶实现“三连击”，将靶蛋白进行集中处理，接收信号并降解靶蛋白。泛素-蛋白酶体系统（源自文献：doi:10.1038/s41568-021-00365-x）泛素，因其广泛存在于真核生物的各类细胞中而得名。泛素在人类基因组中有4个基因编码：UBB、UBC、UBA52和RPS27A。其中RPS27A和UBA52编码单拷贝的泛素，与核糖体蛋白L40和S27a形成融合蛋白。UBB和UBC则表达多拷贝泛素前体。成熟的泛素有76个氨基酸且高度保守，其中甲硫氨酸和赖氨酸对于泛素链形成尤为重要。泛素酶的接力：E1泛素激活酶催化泛素并通过巯酯键结合在一起，随后E2泛素结合酶通过巯基置换，取代E1，将泛素结合到E2上。泛素化的E2蛋白和E3泛素连接酶以及底物形成复合体。在E3的催化作用下，将泛素的羧基末端与靶蛋白赖氨酸残基间形成氨基异肽键，从而将泛素转移到靶蛋白上。最后通过26S蛋白酶体降解泛素化标记的蛋白质。泛素化过程中的关键酶E1泛素激活酶E1进化上保守，属于ATP依赖酶，通过与泛素C端形成高能硫脂键而激活泛素。在结构上E1可以被分为4个功能区：腺苷化结构区（催化ATP与泛素形成泛素腺苷酸中间体）、半胱氨酸催化区（催化泛素和半胱氨酸形成巯酯键）、4HB（维持E1结构）、泛素折叠区（招募特异性的E2蛋白）。在人体中E1泛素激活酶除了UBA1和UBA6，还有其它结构类似的蛋白，同样具有E1激活酶的作用，如UBA2、UBA3、UBA4、UBA7等。E2泛素结合酶大约有40余种，在结构上具有UBC结构域，还有3个loop环，loop1和loop2是E3酶的结合区，loop3含有半胱氨酸，是泛素结合区。E2突变与疾病发生相关，如UBE2D2/3、UBE2L3、UBE2N和UBE2R1与帕金森症密切相关，UBE2L3和类风湿关节炎等自身免疫病相关，UBE2C、UBE2D与不同肿瘤发生机制相关。E3泛素连接酶目前已超过600多种。按照结构可以分为3类：RINGE3、HETCE3和RBRE3连接酶。E3连接酶和底物直接相关，在体内生物学功能中发挥重要作用。E3连接酶的突变与多种疾病相关，如MDM2通过影响p53的稳定性调控癌症进展。Parkin功能缺失导致线粒体外膜蛋白无法正常代谢，进而引发帕金森病。E3连接酶BRCA1是乳腺癌的标志物之一。PROTAC：让泛素化实现临床转化泛素化调节蛋白质的稳定性、功能、亚细胞定位及相互作用，广泛参与免疫反应调控、DNA损伤修复、细胞周期调控、细胞增殖凋亡等几乎所有的生命活动。一旦失调将可能引发癌症、免疫疾病、神经退行性疾病、代谢综合征等病变。靶向蛋白降解嵌合体（PROTAC）利用细胞的天然泛素-蛋白酶体系统，选择性地降解致病蛋白质，调节传统小分子难以靶向的“不可成药”蛋白。PROTAC通过两个连接子（Linker）连接的配体形成异双功能小分子降解剂，一端负责结合目的蛋白（POI），另一端招募并结合E3泛素连接酶。PROTAC同时结合目的蛋白和连接酶，形成E3-降解剂-POI三元复合物诱导目的蛋白泛素化，并随后被26S蛋白酶体降解，进而实现抑制肿瘤生长的目标。整个过程中PROTAC分子可以重复回收利用，靶向目的蛋白。PROTAC结构示意图（源自文献：doi:10.1016/j.csbj.2023.02.042）设计有效的PROTAC关键是选择对E3连接酶亲和力足够高的E3配体，且在不影响其泛素化活性的情况下招募功能活跃的E3连接酶。目前PROTAC广泛使用CRBN和VHL两种E3连接酶。新的PROTAC适用E3连接酶也在发现和开发中，如DCAF2、TRIM、KLHL、RNF等。可用于PROTAC专用的E3连接酶（源自文献：doi:10.1038/s41573-021-00371-6）领先的泛素解决方案SignalChemBiotech（义翘神州全资子公司）凭借20多年为泛素研究提供高活性重组酶蛋白和底物的经验，持续助力您的研究：-如果您需要靶向蛋白降解（TPD或PROTAC）研究的帮助，我们提供高活性的E3泛素连接酶，如CRBN、VHL、RNF34及Cereblon/DDB1/Cul4A/Rbx1复合体等。-我们还提供高活性的E1泛素激活酶、E2泛素结合酶、去泛素化酶和泛素及泛素样蛋白。-如果您对阿尔茨海默病、帕金森病或ALS研究感兴趣，我们有重组Tau蛋白及磷酸化抗体、α-Synuclein、TDP-43等高活性重组蛋白。总之，SignalChemBiotech拥有市面上种类齐全的泛素研究相关产品，包括泛素、泛素酶、去泛素化酶、蛋白酶体、泛素样蛋白及底物。重点产品推荐：Cereblon/DDB1/Cul4A/Rbx1Complex|Cat#:U273-380HPROTAC介导的BRD3泛素反应验证E3泛素连接酶CRBN的活性更多泛素酶产品：E1泛素激活酶产品（部分）产品名称货号标签序列

SAE1/UBA2Complex,ActiveU208-380GHis/GSTFullLengthUBA1(UBE1),ActiveU201-380GGSTFullLengthUBA6,ActiveU206-380GGSTFullLengthUBA7(UBE1L),ActiveU207-380GGSTFullLengthUBA2(SAE2)ProteinU202-30GGSTFullLengthUBA3(UBE1C)ProteinU203-30GGSTFullLengthUBLE1A(SAE1)ProteinU208-30GGSTFullLengthNAE1/UBA3Complex,ActiveU203-380GHis/GST2-endE2泛素结合酶产品（部分）产品名称货号标签序列

UBE2A,ActiveU210-380HHisFullLengthUBE2C,ActiveU212-380HHisFullLengthUBE2D1(UBCH5A),ActiveU213-380HHisFullLengthUBE2D2(UBC4),ActiveU214-380HHisFullLengthUBE2D3(UBCH5C),ActiveU215-380HHisFullLengthUBE2E1(UBCH6),ActiveU217-380HHis2-endUBE2E3(UBCH9),ActiveU219-380HHisFullLengthUBE2G1(UBC7),ActiveU221-380HHisFullLengthUBE2I(UBC9),ActiveU224-380HHisFullLengthUBE2K(UBC1),ActiveU227-380HHisFullLengthE3泛素连接酶产品（部分）产品名称货号标签序列

BIRC3,ActiveB280-380GGSTFullLengthBIRC7,ActiveB281-380GGSTFullLengthHERC4,ActiveH265-381GGST642-endMGRN1,ActiveM287-380GGST2-endRanBP2,ActiveR230-381HHis2553-2838

RNF34(CARP),ActiveR296-380GGSTFullLengthRNF34L(CARP2),ActiveR297-380GGSTFullLengthTRIM37,ActiveT292-380GGSTFullLengthWWP2,ActiveW297-380GGSTFullLengthCBLProteinC272-381GGST1-375免责声明：义翘神州内容团队仅是分享和解读公开的研究论文及其发现，专注于介绍全球生物医药研究新进展。本文仅作信息交流用，文中观点不代表义翘神州立场。随着对疾病机制研究的深入，新的实验结果或结论可能会修改或推翻文中的描述，还请大家理解。本文不属于治疗方案推荐，如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。【参考文献】

Brandon

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TinM.Tunjic,NoahWeber,MichaelBrunsteiner.Computeraideddrugdesigninthedevelopmentofproteolysistargetingchimeras.ComputationalandStructuralB