王京偉綜述 武軍駐審校

泛素結(jié)合結(jié)構(gòu)域在泛素化底物鑒定中的應(yīng)用*

王京偉1綜述 武軍駐2審校

泛素化(Ubiquitylation)是目前真核細胞內(nèi)已知的最復(fù)雜的翻譯后修飾。泛素化底物的識別需要一類特異性受體蛋白介導(dǎo)，這些受體蛋白往往包含一個或多個泛素結(jié)合結(jié)構(gòu)域(UBDs)。UBD-泛素間的特異性結(jié)合決定了泛素化底物功能的特異性。目前已發(fā)現(xiàn)20多種UBDs超家族可識別泛素化底物上的特異性功能團進而傳遞信號。因此深入了解UBD的識別機制對新UBD的發(fā)現(xiàn)及泛素化底物的鑒定具有重要意義。

泛素；泛素結(jié)合結(jié)構(gòu)域；泛素化蛋白質(zhì)組學(xué)

泛素化(Ubiquitylation)是泛素分子以泛素單體或泛素鏈的形式共價修飾細胞內(nèi)其它翻譯后的蛋白質(zhì)。泛素化修飾可利用泛素本身所包含的7個賴氨酸位點(K6、K11、K27、K29、K33、K48和K63)和位于N端的甲硫氨酸(Met1)位點，發(fā)生自泛素化進而延伸成不同類型的多聚泛素鏈，如最常見的K48和K63位多聚泛素鏈。已有學(xué)者先后利用高精度質(zhì)譜技術(shù)在釀酒酵母體內(nèi)檢測到8種同質(zhì)性的多聚泛素鏈類型[1，2]，并發(fā)現(xiàn)不同類型泛素鏈的豐度存在較大差異。此外，單泛素化、多位點單泛素化、雜合異質(zhì)型泛素鏈、分枝狀多聚泛素鏈以及游離多聚泛素鏈等多種泛素化修飾形式陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，多元化的泛素化修飾方式從側(cè)面反映了真核細胞中蛋白質(zhì)泛素化修飾的普遍性、結(jié)構(gòu)的多樣性、調(diào)控的復(fù)雜性及功能的重要性。

不同蛋白質(zhì)底物、同一底物的不同氨基酸修飾位點及同一位點上的不同泛素鏈類型均可導(dǎo)致細胞效應(yīng)的差異。泛素化修飾可改變靶蛋白的亞細胞定位、影響其蛋白活性，進而調(diào)控細胞內(nèi)蛋白酶體降解途徑、囊泡運輸、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、DNA修復(fù)、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)、細胞周期調(diào)控、抗原提呈、凋亡、自噬以及細胞分化等生物學(xué)過程。蛋白質(zhì)的泛素化修飾可影響甚至決定底物蛋白的命運，泛素化及其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的改變或失衡可引發(fā)包括癌癥、神經(jīng)退行性疾病在內(nèi)的多種嚴重且難以治愈的人類疾病。因此深入研究泛素及其修飾系統(tǒng)，鑒定泛素化底物蛋白，了解其調(diào)控機制對相關(guān)疾病分子機制的理解和治療具有重要意義。

1 泛素結(jié)合結(jié)構(gòu)域(Ubiquitin Binding Domains，UBDs)

1.1 UBDs概述

UBDs與泛素、類泛素蛋白質(zhì)(包括它們的結(jié)合、去結(jié)合狀態(tài))、底物蛋白、泛素化酶以及蛋白酶體所構(gòu)成的系統(tǒng)總稱為泛素化網(wǎng)絡(luò)。泛素化網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)取決于一類可以特異性識別不同長度及不同修飾類型泛素鏈或泛素單體的受體蛋白家族，即泛素結(jié)合蛋白(Ubiquitin Binding Proteins，UBPs)，每個UBP往往包含一個或多個UBDs[3，4]。UBD可識別并結(jié)合不同類型的泛素化修飾并傳遞信號，進而決定底物蛋白功能的特異性。因此UBDs在泛素化信號網(wǎng)絡(luò)中有著舉足輕重的作用。UBDs分子量較小，多在20-150個氨基酸之間，可獨立折疊形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)以非共價鍵的形式直接結(jié)合單泛素化或聚泛素化底物。

1.2 UBDs的分類

目前已發(fā)現(xiàn)的UBDs有20多種，根據(jù)其空間構(gòu)象特點將其分為5種類型。

1.2.1 α螺旋結(jié)構(gòu)(α-Helix)結(jié)構(gòu)域：α-Helix結(jié)構(gòu)域包含已知的UIMs、UBAs、泛素相互作用基序相反的結(jié)構(gòu)域(Motif Interacting with Ubiquitin or Inverted UIM，MIU/IMIU)、UMI和MIU相關(guān)泛素結(jié)合結(jié)構(gòu)域(UIM-and MIU-related UBD，UMI)、雙面UIM (Double-sided UIM，DUIM)、泛素結(jié)合基序(Ubiquitin-binding Motif，UBM)、UBAN、CUE結(jié)構(gòu)域、定位于高爾基體的含γ 銜接蛋白耳的ADP核糖基化因子結(jié)合蛋白和Myb的靶標TOM上的結(jié)構(gòu)域[GGA (Golgi-localized，Gamma-ear-containing，ADP-ribosylation-factor-binding Protein) and TOM(target of Myb)，GAT]、液泡分選蛋白Vps27、HRS、STAM上的結(jié)構(gòu)域[Vacuolar Sorting Protein) 27/Hrs/STAM，VHS] 、UIM類似結(jié)構(gòu)域等；其中最普遍的是UIM和UBA結(jié)構(gòu)域。

UIM結(jié)構(gòu)域是第一個被發(fā)現(xiàn)的UBDs，是一段大約20個氨基酸殘基的肽段，存在于蛋白酶體亞基S5a/RPN10蛋白中。根據(jù)S5a內(nèi) UBDs的氨基酸序列，采用隱馬爾可夫模型以及迭代數(shù)據(jù)庫搜索的方法在其它蛋白中找到了類似的序列，將其統(tǒng)稱為UIM結(jié)構(gòu)域。核磁共振光譜(NMR)技術(shù)顯示UIM結(jié)構(gòu)域的空間構(gòu)象是一段短的螺旋，該構(gòu)象可以很好的將所有的保守殘基暴露于表面。

UBA結(jié)構(gòu)域是第一個通過生物信息學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)并廣泛存在于泛素修飾相關(guān)酶內(nèi)UBDs。幾乎與UIMs同時期被發(fā)現(xiàn)。UBA結(jié)構(gòu)域是一段由約45個保守氨基酸殘基組成的短肽，可以識別單泛素化或聚泛素鏈修飾的底物蛋白，液態(tài)結(jié)構(gòu)解析發(fā)現(xiàn)某些UBP保守疏水區(qū)域內(nèi)存在兩個UBA，兩個UBA與其linker區(qū)域一起形成3個串聯(lián)的螺旋束結(jié)構(gòu)，大大增強UBA結(jié)構(gòu)域與底物的結(jié)合能力。根據(jù)識別泛素鏈的類型以及能力可以將UBA家族分為四類：第一類：選擇性識別K48位多聚泛素鏈的UBA家族，如hR23A-UBA2；第二類：偏好于K63-Ub4的UBA家族，如泛素結(jié)合酶E2-25K-UBA及蛋白Drm2上的兩個 UBAs；第三類：不識別任何類型泛素鏈的UBA家族(占已發(fā)現(xiàn)的UBA家族的30%)，如 isoT-UBA1 和c-Cbl-UBA；第四類：與多種泛素鏈類型有等效結(jié)合力的UBA家族，如isoT-UBA2，Cbl-b-UBA 和UQ1-UBA。

近來研究還發(fā)現(xiàn)，UBA 和UIM可保護泛素化底物蛋白不被降解[5]，然而這種保護的機制以及發(fā)揮保護作用的生物空間還不甚明了。

1.2.2 鋅指結(jié)構(gòu)(Zinc Finger，ZnF)：ZnF包含泛素結(jié)合鋅指(Ubiquitin-binding Zinc Finger，UBZ)、Npl4鋅指(Npl4 Zinc Finger，NZF)、泛素特異性加工蛋白酶鋅指(Ubiquitin-specific processing Protease ZnF，ZnF UBP)、A20鋅指(A20 ZnF)、多聚泛素相關(guān)鋅指結(jié)構(gòu)域(Polyubiquitin-associated Zinc Binding，PAZ)等。根據(jù)其泛素分子表面的識別熱點可將其分為2類。一類ZnF以螺旋結(jié)構(gòu)識別泛素β折疊上Ile44疏水補丁，空間排列上與泛素分子的β折疊呈平行或反平行[6]。另一類ZnF家族成員識別泛素分子C末端的氨基酸殘基，其廣泛存在于異肽酶T (Isopeptidase，IsoT)中。ISoT的這一獨特性識別位點使其能特異性地識別并催化泛素化底物釋放游離泛素鏈，并可與其它識別Ile44疏水中心的UBDs成員一起協(xié)同識別并作用于泛素化底物。

1.2.3 泛素結(jié)合酶類似結(jié)構(gòu)域(Ubiquitin-conjugating，Ubc-like Domain)：Ubc-like Domain包括泛素結(jié)合酶(Ubiquitin-conjugating Enzyme，Ubc)、泛素結(jié)合酶E2變體(Ubiquitin-conjugating Enzyme E2 Variant，UEV)結(jié)構(gòu)域等；Ubc-like Domain往往以β折疊的構(gòu)象存在，參與單泛素化蛋白的識別。

部分Ubc-like Domain只有識別泛素鏈中泛素單體間的linker區(qū)域，充分暴露水解位點才能完成對泛素鏈的水解，該類結(jié)構(gòu)域主要存在于去泛素化酶(Deubiquitinating Enzymes，DUB)內(nèi)。不同DUBs家族內(nèi)UBDs對不同泛素鏈類型有很高的特異性[7，8]。

還有一部分Ubc-like domain可同時識別底物蛋白及其修飾的泛素(鏈)，雖然這兩種結(jié)合方式都比較弱，但兩者協(xié)同作用不但增加了結(jié)合能力也提高了結(jié)合的特異性[9]。

1.2.4 普列克底物蛋白同源結(jié)構(gòu)域(Pleckstrin Homology Domain，PH Domain)：PH Domain包括GRAM樣泛素蛋白結(jié)合結(jié)構(gòu)域(GRAM-like Ubiquitin-binding in Eap45，GLUE)、普列克底物蛋白同源結(jié)構(gòu)域(Plekstrin Homology for Ubiquitin，PRU)等；內(nèi)體蛋白分選轉(zhuǎn)運裝置亞基Vps36上同時存在GLUE結(jié)構(gòu)域和一個斷裂的普列克底物蛋白同源結(jié)構(gòu)域(Split Pleckstrin Homology Domain，SPH)，SPH結(jié)構(gòu)域利用其β折疊(S5 和S6)上的殘基識別泛素分子的疏水區(qū)，協(xié)同GLUE結(jié)構(gòu)域上的loop及 -Helix共同參與底物的識別。與GLUE的識別方式不同，蛋白酶體非ATP酶調(diào)節(jié)亞基13(RPN13)的PRU結(jié)構(gòu)域以3個loops識別表面特異性結(jié)合泛素β折疊，同時與泛素分子的His68形成氫鍵，PRU的這些特性使其對單泛素化底物也有較高的親和力。

1.2.5 其它類型：其它類型UBDs如SRC同源3結(jié)構(gòu)域 (SRC Homology 3 Domain，SH3)、PLAA家族泛素結(jié)合結(jié)構(gòu)域(PLAA Family Ubiquitin Binding，PFU)、Mpr1-Pad1氨基末端(MPN)結(jié)構(gòu)域[Mpr1p Pad1p N-terminal (MPN) domain，MPN]、卵巢癌結(jié)構(gòu)域(Ovarian Tumor Domains，OTU)等。與大多數(shù)UBDS家族成員類似，SH3結(jié)構(gòu)域也可以識別Ile44疏水中心。不同結(jié)構(gòu)的UBDs家族成員識別同一位點卻傳遞不同的泛素化信號，說明UBDs的特異性識別決定著泛素化信號的命運。此外，相同結(jié)構(gòu)的UBDs對泛素鏈的識別也存在偏好型的差異，含有OTU結(jié)構(gòu)域的DUB蛋白具有較好的泛素鏈特異性。如A20的OUT結(jié)構(gòu)域只對K48位多聚泛素鏈有水解作用，而TRABID蛋白的OTU結(jié)構(gòu)域則偏好水解K63位多聚泛素鏈[7]。

不同類型的UBDs對泛素分子表面的識別熱點、泛素鏈的偏好、泛素底物的親和力及相互作用方式等都存在一定的差異[10]。有研究發(fā)現(xiàn)疏水作用在UBDs與K6，K11，K33和K48位雙泛素化修飾(dimeric Ub chains ，diUbs)底物結(jié)合的拓撲結(jié)構(gòu)中起主導(dǎo)作用，而靜電作用則在UBDs與 K27-，K29-，K63-和線性泛素鏈修飾底物結(jié)合的拓撲結(jié)構(gòu)中發(fā)揮更加重要的作用[11]。

2 泛素化底物鑒定的意義

蛋白質(zhì)泛素化修飾在細胞生命活動的方方面面均起著重要的作用[12-14]，泛素化修飾對細胞的生命活動至關(guān)重要。這些過程的失調(diào)可引發(fā)如帕金森病、亨廷頓癥、阿爾茨海默癥、以及肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥等多種嚴重的人類疾病。盡管泛素發(fā)現(xiàn)已有半個多世紀，與泛素相關(guān)的研究成果也層出不窮，但是由于泛素化系統(tǒng)的復(fù)雜性，目前人們的認知只是冰山一角，很多問題仍有待研究，如泛素修飾酶的底物鑒定、細胞平衡打破后蛋白質(zhì)泛素化修飾的改變等，這些問題的研究均有賴于泛素化底物的鑒定及泛素化位點的識別。

目前高精度串聯(lián)質(zhì)譜是實現(xiàn)大規(guī)模泛素化底物鑒定及泛素化位點識別的主流手段[15]，已廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)翻譯后修飾的研究中。泛素化底物的豐度，底物間的相互作用，底物上的其它翻譯后修飾，底物的亞細胞定位及底物的合成和降解等信息均可從高精度串聯(lián)質(zhì)譜的數(shù)據(jù)中得出，了解底物蛋白的這些生物學(xué)特性，對認識底物相關(guān)疾病的發(fā)病原理，尋找潛在治療靶點有重要意義。

3 UBDs在泛素化底物識別中的作用

3.1 泛素化底物鑒定的基礎(chǔ)及其挑戰(zhàn)

泛素分子量約為8 500Da，因此一旦底物蛋白被泛素化修飾便會形成明顯的分子量躍遷，修飾的泛素單元越多，分子量的躍遷就越大。在胰蛋白酶(Trypsin)作用下，泛素化底物上的泛素化位點Lys由于泛素化產(chǎn)生一個帶2個甘氨酸標簽的分枝狀漏切肽段，這2個甘氨酸標簽是由于修飾的泛素分子的C末端通過異肽鍵與泛素化位點的Lys結(jié)合，經(jīng)過Trypsin消化后保留的殘基。產(chǎn)生的信號肽在質(zhì)譜信號中會產(chǎn)生一個114.043Da的質(zhì)量躍遷，結(jié)合漏切的Lys位點，合稱為GG-K信號肽[16](圖1)，通過該信號肽結(jié)合數(shù)據(jù)庫搜索引擎可實現(xiàn)對泛素化底物的鑒定。這也是高精度質(zhì)譜技術(shù)實現(xiàn)泛素化底物鑒定的基礎(chǔ)。

圖1 質(zhì)譜鑒定泛素化蛋白的方案[16]

然而，泛素化組學(xué)的鑒定因缺乏有效的富集手段而面臨著很大的挑戰(zhàn)，主要來自以下幾個方面：(1)某一特定蛋白只在某一特定條件下發(fā)生泛素化；(2)DUB隨時可以將泛素化逆轉(zhuǎn)，只需要幾毫秒的時間；(3)聚泛素鏈的存在使泛素本身成為最豐富的泛素化底物，干擾其它低豐度底物的離子信號(泛素化蛋白質(zhì)樣品中游離泛素的高豐度屏蔽了底物蛋白的信號)；(4)泛素化蛋白豐度低對，泛素蛋白質(zhì)組學(xué)進行質(zhì)譜檢測時，其低豐度泛素信號被高豐度陰性肽段信號干擾，降低了質(zhì)譜鑒定的效率；(5)非典型泛素鏈(Atypical Chains)，包括K6、K27、K29、K33、分枝狀、異質(zhì)型等泛素鏈，由于豐度較低，缺乏合成相應(yīng)泛素鏈的特異性酶的存在，很難被質(zhì)譜技術(shù)鑒定到；(6)缺乏對質(zhì)譜鑒定的假陽性結(jié)果的合理排除方案。

3.2 泛素化底物的純化及鑒定手段

目前多采用親和純化聯(lián)合高精度質(zhì)譜的方法對泛素化底物及泛素化位點進行鑒定。常用的技術(shù)為用標簽(如FLAG、HA-tag、myc-tag、His-tag、和biotin)標記泛素，先純化標簽標記的泛素再進行質(zhì)譜鑒定。Peng等[17]在變性條件下成功地從釀酒酵母中富集出His-tag標記的泛素化蛋白，經(jīng)過質(zhì)譜鑒定，共發(fā)現(xiàn)了110個泛素化蛋白。該方法也被應(yīng)用于其它泛素化底物的鑒定[18]和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)降解途徑特異性底物的篩查[19]。Tagwerker等[20]嘗試將His-tag與biotin串聯(lián)標記泛素以期增加純化泛素化蛋白的精確度以及純度，在變性條件下共鑒定出258個泛素化蛋白，發(fā)現(xiàn)40多個新的蛋白酶體結(jié)合蛋白。

近年來隨著泛素化抗體的不斷發(fā)現(xiàn)提高了對泛素化蛋白鑒定的成果，目前已知的泛素化抗體有K11位多聚泛素鏈抗體[21]、K63位多聚泛素鏈抗體及泛素GG肽抗體[22，23]等，新的泛素鏈特異性抗體還在不斷被發(fā)現(xiàn)，這對我們了解鏈特異性泛素化的生物學(xué)功能有重要意義。

此外，泛素化位點的計算機預(yù)測網(wǎng)絡(luò)也是目前泛素化底物及泛素化位點鑒定極具潛力的策略，許多生物信息學(xué)的方法和工具被開發(fā)用于預(yù)測泛素化網(wǎng)絡(luò)。但是，這些工具往往具有不同的方法學(xué)、算法、功能和特征，使得其對泛素化位點預(yù)測效能及應(yīng)用變得復(fù)雜。因此在選擇網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和獨立軟件時應(yīng)先對相應(yīng)的泛素化基準數(shù)據(jù)集的效能進行評估。目前現(xiàn)有的基準數(shù)據(jù)庫(Benchmark Datasets)有針對釀酒酵母(S.cerevisiae)、人(H.sapiens)、小鼠(M.musculus)、擬南芥(A.thaliana)泛素化網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)庫，其可預(yù)測泛素化位點見表1[24，25]。

表1 泛素化數(shù)據(jù)庫預(yù)測泛素化蛋白數(shù)量和位點數(shù)量

3.3 UBD在泛素化底物鑒定中的應(yīng)用

近年來，串聯(lián)UBD純化技術(shù)的發(fā)展使泛素化底物蛋白鑒定工作有新的突破，借助UBDs對不同泛素化修飾類型的選擇性，結(jié)合先進的質(zhì)譜技術(shù)平臺，是探索泛素化網(wǎng)絡(luò)及其生物學(xué)功能強有力的工具。

2005年，Mayor等[26]就嘗試將His-tag標記及串聯(lián)UBD純化相結(jié)合的方法來提高泛素化底物蛋白鑒定的特異性?，F(xiàn)在，越來越多的科學(xué)家意識到UBDs作為泛素化底物的富集工具的優(yōu)勢，UBD純化技術(shù)不斷地得到了改良和優(yōu)化。

UBA結(jié)構(gòu)域做為一個相對無鏈偏好性的泛素識別結(jié)構(gòu)域，能夠識別多種泛素化修飾形式。Shi 等[27]利用4個串聯(lián)UBA結(jié)構(gòu)域做為工具來富集人體內(nèi)的泛素化底物蛋白，并通過高精度串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)實現(xiàn)泛素化修飾位點的鑒定。隨后Rubel 等[28]利用改良的4個串聯(lián)UBA結(jié)構(gòu)域進行泛素化蛋白的富集，得到小鼠體內(nèi)Myc 標簽標記MuRF1泛素連接酶(Ubiquitin Ligase，E3)的底物。該方法可以進一步擴展到研究泛素連接酶及DUBs底物鑒定。

近年來，我國學(xué)者系統(tǒng)地評估了多種UBD對不同類型泛素鏈的親和力。通過選擇具有高親和力的UBD評估不同長度和類型的各種UBD組合，構(gòu)建了高親和力的串聯(lián)UBD(ThUBD)。ThUBD表現(xiàn)出較天然UBD更高親和力且無鏈偏好性。利用ThUBD分別從酵母和哺乳動物細胞中鑒定出1 092和7 487個潛在泛素化底物蛋白，其中362和1 125個蛋白質(zhì)具有泛素修飾位點[29]。相較標簽標記的泛素純化手段，UBD泛素純化工具的應(yīng)用可避免過度表達標記的泛素，避免利用泛素抗體來清除游離泛素殘基的必要，是泛素化蛋白質(zhì)組研究較為容易獲得的工具。通過構(gòu)建某一鏈特異性UBD串聯(lián)工具，將其用于泛素化底物蛋白譜的鑒定，了解該種泛素鏈的生物學(xué)功能和繪制“泛素鏈圖譜”具有重要意義。目前Atypical Chains的功能及生物學(xué)意義已逐漸清晰[30]。此外，利用標簽標記泛素化系統(tǒng)的特異性酶，如泛素激活酶(Ubiquitin-activating Enzyme，E1)、泛素結(jié)合酶(Ubiquitin-conjugating Enzyme，E2)、泛素連接酶(E3)以及可以逆轉(zhuǎn)泛素化修飾的DUBs，通過結(jié)合高親和力且無鏈偏好性的UBDs純化技術(shù)，理論上可以篩選出不同泛素化酶系統(tǒng)的底物蛋白，可使我們對泛素化網(wǎng)絡(luò)的認識更全面。

同時，利用UBD純化工具分析正常和疾病模型系統(tǒng)中的泛素化酶系統(tǒng)底物蛋白譜，實現(xiàn)在各種生物學(xué)條件下鑒定相關(guān)的泛素化酶的生理底物，將為深入了解泛素化網(wǎng)絡(luò)在相關(guān)疾病中的作用機制提供重要的依據(jù)，進一步挖掘泛素化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為疾病治療新靶標。

3.4 泛素化網(wǎng)絡(luò)研究成果

大規(guī)模的泛素化底物的鑒定在釀酒酵母，哺乳細胞，植物細胞器官水平中已經(jīng)有成功的嘗試[31]，并取得了一定的成績，最大的一次鑒定量達到了19，000個泛素化位點，8，000多個泛素化蛋白(見表2)。然而相對于磷酸化研究而言，泛素化蛋白質(zhì)組的研究才剛剛起步[32]。相信隨著泛素純化工具的不斷改良優(yōu)化及質(zhì)譜定量技術(shù)的不斷發(fā)展，泛素化位點的鑒定必定會越來越容易。

表2 泛素化位點的鑒定成果

4 小結(jié)

泛素化信號網(wǎng)絡(luò)異常與人類許多惡性腫瘤、神經(jīng)退行性病變[42]、心血管疾病[43]、肝纖維化[44]、線粒體蛋白質(zhì)量控制并介導(dǎo)線粒體自噬[45]及糖尿病等疾病的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)，其在中藥抗炎[46]、未來腫瘤治療[47]中的作用將成為研究熱點，UBDs極有可能成為臨床新的藥物治療靶標之一[48]。組蛋白乙?；?(Histone Deacetylase 6 Protein，HDAC6)結(jié)構(gòu)域做為神經(jīng)退行性疾病新的治療靶點的可能性已經(jīng)引起部分學(xué)者的關(guān)注[49]。敲除有絲分裂原激活蛋白3激酶1(Mitogen-activated Protein 3 Kinase 1，Map3k1)后會引起一系列的泛素蛋白譜變化，說明泛素化信號在MARK通路中發(fā)揮著某種從未發(fā)現(xiàn)的調(diào)節(jié)作用，決定著細胞走向凋亡或增殖的命運[50]。

但目前還沒有發(fā)現(xiàn)可以特異性識別不同泛素鏈長度修飾底物的UBDs。因此發(fā)現(xiàn)新的UBDs成員對進一步深入挖掘UBD-泛素網(wǎng)絡(luò)有重要意義。很多已知UBD的loop結(jié)構(gòu)而非成熟的二級結(jié)構(gòu)元件參與泛素的識別，提示三級結(jié)構(gòu)中未被定義的蛋白模塊有可能會是潛在的泛素結(jié)合元件，這將使發(fā)現(xiàn)新的UBDs成為可能。新的UBDs，將有助于從各個方面了解泛素化網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成和作用方式，尤其是泛素化網(wǎng)絡(luò)中起到關(guān)鍵樞紐作用的蛋白，即泛素調(diào)節(jié)的關(guān)鍵節(jié)點蛋白，這些關(guān)鍵節(jié)點極有可能是未來藥學(xué)和醫(yī)療應(yīng)用的靶標[51]。

本文作者簡介：

王京偉 (1986-)，女，漢族，博士，主治醫(yī)師，主要從事分子診斷與個體化醫(yī)療研究及蛋白質(zhì)組學(xué)研究

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Application of Ubiquitin Binding Domains in the Identification of Ubiquitination Target

WANG Jing-wei1，WU Jun-zhu2

1Department of Clinic Laboratory，Renmin Hospital of Wuhan University，Wuhan 430060，China;2Department of Biochemistry，School of Medicine，Wuhan University，Wuhan 430071，China

Ubiquitylation is the most complex post-translational modification in eukaryotes. The cellular processes modulated by ubiquitylation are deciphered by a specific ubiquitylated target by a 'downstream' ubiquitin receptor，which is also known as a ubiquitin-binding protein(UBP)，containing a class of specific ubiquitin binding domains(UBD). The fate or function of ubiquitylated target was determined by this specific UBD-ubiquitin interactions. Over twenty distinct ubiquitin-binding domain (UBD) families specifically recognize the motif one the ubiquitylated target surfaces.Therefore，it is of great significance to deeply understand the regulatory mechanisms of UBD-ubiquitin interactions for found out the new UBD and the deep mining of ubiquitinated proteome (ubiquitome).

Ubiquitin; Ubiquitin binding domain; Ubiquitome

武漢大學(xué)青年教師自主科研項目(2042015kf0113)

1武漢大學(xué)人民醫(yī)院檢驗科，武漢 430060；2武漢大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)系，武漢 430071

本文2017-03-16收到，2017-06-28修回

R34 R446.1

A

1005-1740(2017)03-0073-07