NEDD8激酶抑制剂对泛素-蛋白酶体通路调节机制研究文献综述
2020-05-18 21:20:10
#160;#160;#160; 一、研究背景
目前已经鉴定出17种类泛素蛋白(ubiyuitin-likeprotein UBLs,),这些蛋白与底物的结合方式与泛素相似.根据进化特征,可将UBLs分为9类,分别为:NEDD8、SUMO、ISG15、FUB1、FAT10、Atg8、Atg12、Urm和UFM[1].。NEDD8是目前研究最多的UBLs之一,与泛素的氨基酸序列具有高度相似性.NEDD化修饰是一种动态的可逆蛋白质翻译后修饰方式,可以将NEDD8 共价结合到靶蛋白之上,也可以将NEDD8从靶蛋白上去除,NEDD化修饰对蛋白功能具有重要的调节作用,如改变蛋白质的空间构象、阻碍底物与其它蛋白质的相互作用和招募与NEDD8相互作用的蛋白等.最新研究表明,NEDD化与肿瘤的发生发展密切相关,但具体的机制还不清楚[2].
泛素-蛋白酶体复合物通路(ubiquitin-proteasome pathway,UPP)是Hershko等在20世纪末发现的1种高效蛋白质降解通路,该通路通过蛋白酶体选择性降解细胞内泛素化的蛋白质,不但能够破坏损失陈旧的蛋白质,而且能够参与调节细胞的多种重要生命过程,精确降解细胞内各种目的靶蛋白,进而参与基因转录,细胞周期调节,以及受体胞吞、抗原呈递等各种细胞生理过程,UPP的发现被认为是细胞周期、细胞恶化转化和免疫学研究的转折点[3]。
二.泛素蛋白酶体通路
泛素是一种在真核生物中普遍存在的由 76 个氨基酸组成的小蛋白,通过激活酶(E1),结合酶(E2)以及连接酶(E3)的催化作用,泛素分子被共价连接到靶蛋白的赖氨酸残基上,并被26S 蛋白酶体识别,介导蛋白质降解[4]。泛素化(ubiguitination)是一种重要的蛋白质翻译后修饰方式,可以调节真核细胞的多种生理功能,泛素蛋白可以共价结合到其靶蛋白上,调节靶蛋白的功能及与其它蛋白质的相互作用.除了泛素化之外,几种相关的蛋白质翻译后修饰系统也在真核生物中发挥作用[5].其中,NEDD8是一种与泛素最为 接近的蛋白,与泛素约有60%的氨基酸序列相似性和80%的同源性.NEDD8也叫做Rub1[6],在绝大多数真核生物中广泛表达,高度保守,这说明NEDD8对细胞功能的调控具有重要的作用。NEDD8通过一种称为NEDD化的过程与底物蛋白相结合。NEDD表达调控过程中发挥重要作用的蛋白质,包括转录因子和转录辅因子等,说明这种蛋白质修饰方式在基因的转录调控过程中发挥重要作用,与肿瘤的发生发展密切相关[7].
#160;#160;#160;#160; 三 、NEDD化级联系统
1.NEDD化
它是一种与泛素化类似的蛋白质翻译后修饰方式,可将NEDD8共价可逆地结合到靶蛋白上,该过程需要一系列酶参与反应,如E1激活酶、E2结合酶、E3连接酶和去NEDD化酶等.首先,在去NEDD化酶的作用下,NEDD8前体保守的C末端76位点甘氨酸肽键水解,暴露出双甘氨酸基序,此基序可作为NEDD8与底物连接的基序。在ATP存 在的情况下,NEDD8通过硫酯键与E1激活酶的半胱氨酸侧链相连.激活的NEDD8再转移到E2结合酶之上,形成另1个硫酯键.最后在E3连接酶的作用下,NEDD8通过异肽键与底物蛋白的赖氨酰残基结合[8]。
泛素链与底物蛋白的连接方式对底物功能具有重要的调节作用.而目前对NEDD8链功能的研究还很少。质谱分析表明,在体内NEDD8蛋白的K11,K22,K48和K60位点可以形成NEDD8链.体外研究表明,NEDD8首先在Ubc12的半胱氨酸残基上 形成多聚链,然后在E3连接酶ROC1的作用下,多聚NEDD8链从 Ubc12转移到底物蛋白 Cullin-1上.NEDD还可以直接连到泛素链上,但目前对于泛素-NEDD8混合链的研究很少,其功能也不清楚。NEDD化是一个可逆的过程.COP信号小体(COP9 signalosome,CSN)是一种锌金属蛋白酶,也是目前研究最广泛的去NEDD化酶[9].CSN由8个亚基组成,其中CSN5亚基具有催化活性.NEDP1是另外一种NEDD8特异性蛋白酶.与CSN相比,其去 NEDD化的能力较弱[10].
2.NEDD 化的功能