泛素綴合酶

該結構域的分子量大約為14-16kDa,並且其中有35%的序列在不同的E2s成員中是保守的,它可以為E1s,E3s和活化的Ub或UBL提供結合位點。 很多E2s成員存在於細胞核與細胞質中,有研究顯示E2s催化中心Cys的泛素化修飾對於調節自身的核輸入具有重要作用。 在擬南芥中,大約有一半的E2s成員的生化特徵被描述,並且有很大一部分的擬南芥E2s成員都可以在酵母細胞中找到相應的同源物。

泛素結合酶(E2)

E2s家族成員都含有一個由150-200個胺基酸組成的高度保守的泛素結合結構域(UBC)。該結構域的分子量大約為14-16kDa,並且其中有35%的序列在不同的E2s成員中是保守的,它可以為E1s,E3s和活化的Ub或UBL提供結合位點。UBL是一種類泛素蛋白,如SUMO,ISG15和NEDD8等,可以以類似於泛素化修飾的方式共價結合到目標蛋白上,從而有效的調節靶蛋白的活性。UBC結構域由4個ɑ-螺旋,1個較短的螺旋,和4條肽鏈組成的反平行β-摺疊構成。β-摺疊和螺旋2形成中央結構,螺旋1,螺旋3和4分別位於兩側。β-摺疊的1和3肽鏈與C-末端之間存在2個環狀結構,分別稱為L1和L2。儘管UBC結構域中的摺疊結構非常保守,但是L1和L2具有很高的序列、長度及構象可變性,這些環狀結構比較靈活並且對E3s的選擇性結合具有重要作用。具有催化活性的Cys位於高度保守的環狀結構中。在UBC結構域中,一些區域結構具有特殊的調節功能,如H1,L1和L2在E2s與E1s和E3s的結合中起著決定性的作用,活性位點Cys殘基周圍的胺基酸序列及結構有促進Ub/UBL與UBC結構域的結合等。
在泛素化過程中,E3s具有底物選擇特異性,而E2s的主要作用是特異的選擇靶蛋白上的Lys位點與泛素分子共價結合,並且決定了泛素鏈的特異性連線方式及長度,從而影響靶蛋白的命運。早期的研究還證實在沒有E3s的參與下,E2s也可以特異的催化泛素鏈的形成。例如,UBE2S通過後一泛素分子與前一泛素分子上Lys11位共價結合形成泛素鏈,而UBE2K,UBE2R1和UBE2G2則催化泛素分子上Lys48位連線形成的泛素鏈。E2s存在於所有的真核生物中,這也充分體現了Ub/UBL系統在生物學中的重要性。編碼E2s的基因分散於整個基因組,至今還沒有發現這種基因的組織特異性。在進化的過程中,E2s家族的成員不斷地擴增,低等的真核生物有較少數量的E2s成員,而高等真核生物則有較多數量的E2s成員,並且其中一些有種屬特異性。除了含有催化結構域,即泛素結合結構域(UBC)外,根據是否含有末端擴展,可將E2s家族成員分為4類:即I類(只含催化結構域)、II類(含有氨基末端擴展)、III類(含羧基末端擴展)和IV類(含有氨基與羧基末端擴展),
在人類中,多數的E2s家族成員參與泛素化修飾,但也有少數成員的功能仍未知。有一些泛素結合酶(E2)基因沒有被檢測到編碼任何mRNA或蛋白質,更有趣的是,研究者發現了一些泛素結合酶變體(UEVs),它們能夠和相應的E2s家族其他成員形成二聚體,從而催化底物蛋白的泛素化修飾,調節蛋白質的活性。如UBC13(UBE2N)-UEV-1A(UBE2V1)二聚體在多種蛋白激酶活化途徑誘導的細胞核轉錄因子NF-?B的活化中扮演著重要的角色。很多E2s成員存在於細胞核與細胞質中,有研究顯示E2s催化中心Cys的泛素化修飾對於調節自身的核輸入具有重要作用。但也有些E2s成員則通過某種機制被限制在特定的區域內發揮功能。這些證據都充分體現了E2s成員發揮功能依賴於自身的分布以及自身泛素化修飾。
在擬南芥中,大約有一半的E2s成員的生化特徵被描述,並且有很大一部分的擬南芥E2s成員都可以在酵母細胞中找到相應的同源物。然而,在擬南芥中有三種E2s基因家族表達的蛋白並沒有在芽殖酵母中找到同源物,但是卻在哺乳動物中存在相應的同源物。這是否暗示了在高等真核生物中,擴增的E2s家族成員扮演著重要的角色。這些都需要進一步的研究。擬南芥中的Ubc6(染色體上的位置:AT2g46030,基因文庫中的序列號:AAB32508)在酵母細胞中的同源物是Ubc8(染色體上的位置:Z29329,基因文庫中的序列號:Z29329),而Ubc8在酵母中的果糖1,6-二磷酸酶(FBPase)的降解過程中起著關鍵性的作用,這對研究擬南芥中Ubc6的功能有著重要的借鑑作用。

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