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去泛素化酶(DUB)的5大分类详解

阅读次数：490 发布时间：2022/7/15 14:04:03

　　泛素一蛋白酶体途径（ubiquitin-proteasome pathway）是细胞内一个重要的蛋白质降解调节系统。通过对底物蛋白的多聚泛素化并经蛋白酶体降解，可以影响或调节多种细胞活动，包括：基因转录、细胞周期调节、免疫反应、细胞受体功能及肿瘤生长、炎症过程等。该途径也是一种动态的蛋白质双向修饰调控系统，在体内由泛素连接酶系统（E1-E2-E3）对底物进行泛素化修饰，去泛素化酶（DUB）家族负责通过水解泛素羧基末端的酯键、肽键或异肽键，将泛素分子特异性的从链接有泛素的蛋白质或者体蛋白水解下来，起到去泛素化的作用，对蛋白降解进行反向调节，从而影响蛋白质的功能。

　　去泛素化酶

　　去泛素化酶是一类数量很大的蛋白酶家族，人类基因组编码大约100个去泛素化酶，主要分为五个家族，分别是泛素羧基末端水解酶（UCH）家族，泛素特异性蛋白酶（USP/UBP）家族，Otubaim（OTU）家族，Josephin结构域蛋白家族及JAMM家族。

　　1.泛素羧基末端水解酶家族（ubiquitin C-terminal hydrolases，UCHs）

　　UCHs属于半胱氨酸蛋白酶。通常是小分子蛋白，已发现UCHL-1、-2、-3、-4、-5等分子。它们作用的底物通常也是一些分子量较小的多肽。UCHs可以通过裂解C末端76位甘氨酸，将泛素分子从小的多肽底物上释放出来。UCHs活性位点上的狭窄裂隙和环状结构直径的限制在一定程度上起到了特异性识别底物的功能，阻止了它对一些大分子泛素化蛋白的结合和催化。

　　2.泛素特异性加工酶家族（ubiquitin-specific processing enzymes，UBPs 或 ubiquitin-specific proteases，USPs）

　　该家族是目已知的去泛素化酶中成员多，且结构具多样性的一类，亦属半胱氨酸蛋白酶，包括Ubp-M、UBP41、UBP4、HAUSP、ISOT1等。这些酶分子都含有两个短而保守的片段即赖氨酸盒和组氨酸盒，序列中具有起催化作用的三联残基，即半胱氨酸、组氨酸、天冬氨酸/天冬酰胺，能将泛素分子从大的蛋白上移除。

　　3.卵巢肿瘤相关蛋白酶（ovarian tumor-related proteases，OTU）

　　通过晶体结构分析发现这类蛋白酶虽然在氨基酸序列上与其他家族的去泛素化酶不同，但也具有三联催化活性位点（Cys，His，Asp）组成的核心结构域，与UBP家族蛋白有很大相似性，并且已证明能起到去泛素化的作用。

　　4.MJD去泛素化酶家族

　　Machado-Joseph疾病相关蛋白Ataxin-3被研究得较为清楚，它是个与神经退化紊乱相关的蛋白。人类的Josephin家族蛋白有4个，它们的结构类似于UCH去泛素化酶家族，分别是Ataxin-3、Ataxin-3L、Josephin-1和Josephin2。其中的Ataxin-3是个半胱氨酸蛋白酶，它可以结合K48、K63方式连接的泛素链，但是对K63方式连接的泛素链更特异。Ataxin-3和Ataxin3L在氨基酸序列上是85%同源的，以相似的方式折叠，但结合Ub的方式却大不同。

　　5.JAMM蛋白酶家族

　　这一类去泛素化酶的代表是POH1，酵母细胞中的同源物称为Rpn 11。这是一类能结合泛素化蛋白上泛素分子的金属蛋白酶，具有MPN序列，或称JAMM（Jab1/MPN domain associated metalloisopeptidase，Jab 1/MPN域相关金属异肽酶）序列。这一序列含有较为保守的两个组氟酸残基和一个天冬氯酸残基，它们与二价锌离子共同构成催化中心。