蛋白質的選擇性降解能有效地調節功能蛋白的周轉，是生命過程進行精確時空調控的重要環節之一。泛肽依賴性蛋白降解途徑(Ubiquitin-dependentproteolyticpathway)是目前已知的最重要的，有高度選擇性的蛋白質降解途徑。它通過調節功能蛋白質的周轉(turnover)或降解不正常蛋白，實現對多種代謝過程的調節。在酵母和哺育動物細胞中，泛肽途徑(簡稱Ub途徑)介導多種細胞功能，如不正常蛋白的清除、DNA修復、細胞周期調控、信號轉導、基因轉錄、孢子形成、脅迫回響等。在植物中，Ub途徑功能的研究也取得了一定進展，如它參與光敏素A周轉，細胞程式性死亡，異常蛋白的清除等過程的調節。
Ub系統組成複雜，據估計，擬南芥中Ub系統涉及到100種以上的基因(占基因組編碼區的0.5%)。目前已鑑定了其中的45種(Vierstra,1996)。該系統由3部分組成：標記(tagged)分子Ub，蛋白泛肽化(Ubiquitination)標記酶系(Els,E2s,E3s)和Ub循環酶系(Ub-C末端水解酶)，及泛肽化蛋白降解酶系(26S蛋白酶複合體)。基本過程是：Ub通過泛肽化酶系(Els,E2s,E3s)被活化，傳遞並共價連線到靶蛋白分子上，形成Ub-靶蛋白複合物，該複合物被26S蛋白酶體所識別並被完全(或部分)降解成小片段肽或胺基酸同時釋放Ub供循環利用(圖1)。當然，Ub途徑也可能存在非泛肽標記系統。某些非泛肽標記蛋白也能被26S蛋白酶體識別和降解，如動物中的鳥氨酸脫羧酶(ODC)是被抗體酶(antizyme)標記的，但被26S蛋白酶體識別和降解(Murakami等，1992)。靶蛋白的泛肽化修飾，除了提供降解信號外，可能還有其它功能，如泛肽化組蛋白H2A和H2B是穩定的，並不立即被降解(Brett等，1993)。
近些年來，通過各種生化手段(如親和純化)、電鏡技術、分子遺傳學方法(如突變體篩選、基因缺失、定點突變)、基因工程(如蛋白質融合技術、轉基因)等，分離、純化、鑑定了多種Ub酶系，並描述了它們的有關特徵，篩選和鑑定了許多Ub途徑相關基因，利用蛋白質融合技術探討底物識別機制，培育了一批干擾體內Ub系統的轉基因材料，建立體外反應體系等，為研究Ub系統的組成、生理功能及蛋白降解機制積累豐富的資料，同時為在生物技術上套用Ub途徑開拓了新領域，提供了許多新思路。
結構和分布
泛肽(Ubiquitin,簡稱Ub或Ubq)最初由Goldstein等(1975)分離到，當時是作為一種能誘導β-淋巴細胞分化的蛋白，並發現它的抗體能廣泛地和哺乳動物，酵母、芹菜等組織中的類似蛋白發生免疫反應。同年Schlesinger等(1975)發表了它的全序列(74個殘基，C-末端是74Arg)，後來的測定結果與此有所出入(76個殘基，C-端是74Arg-75Gly-76Gly)，這主要是由於純化Ub的過程中，Ub的C-末端的兩個Gly很容易被內源蛋白酶降解(Rechsteiner,1987)。 Ub廣泛地存在於真核生物中。在一種古細菌(Thermoplasmaacidophilum)(Wolf等，1993)和一種真菌(Anabaenavariabilis)(Durner等，1995)中也發現Ub同源物。Ub是一個非常保守的由76個殘基組成的小蛋白(MW8.6kD,pI6.7)(Vierstra等，1985)。迄今，被分析過的各種高等植物中的Ub胺基酸順序完全一致。高等植物和一種藻類及酵母與動物中的Ub相比，分別只有1個、2個、3個殘基之差別(Callis等，1989)。
通過X-射線結晶分析(Ciechanover等，1994)及核磁共振技術(NMR)(Weber等，1987)確定了Ub的三維結構。整個分子呈緊湊的球形，從中伸出柔性的C末端短鏈(74Arg-75Gly-76Gly),形似“蝌蚪”，大約87%的肽鏈通過氫鍵形成二級結構，二級結構包括5個β-摺疊(β-sheet)，3個α-螺旋，7個轉角(β-turn)結構。C-末端4個殘基從球形結構中伸出供Ub與靶蛋白形成Ub-蛋白複合物，各種來源Ub的三維結構基本一致(Vijay等，1987)。由於這個結構包含一個顯著的疏水核，並富含大量氫鍵，因而Ub特別穩定，對酸、鹼、熱富於抵抗力，一旦解摺疊，能快速恢復成天然狀態。NMR研究表明，Ub在pH(1～13)和溫度低於80℃的條件下，仍保持摺疊態(Weber等，1987)。
Ub有兩個功能位點，一個是C末端的76Gly，其羧基能分別與Ub活化酶(E1)和結合酶(E2)中的活性位點Cys的SH基以及靶蛋白中Lys的ε-氨基共價連線。第二個是48Lys,其ε-氨基是下一個Ub的76Gly的連線位點，即Ub148Lys-Ub276Gly,依次連線，形成多聚化Ub鏈(Daniel等，1991)。在提取和純化過程中，Ub-C末端的兩個Gly(75Gly和76Gly)對蛋白酶特別敏感，很易失去，一旦它們被移去或取代，Ub分子將完全失活(Vierstra等，1985)。
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參考連結
1、http://www.helixnet.cn/archiver/tid-2721.html
2、http://scitech.people.com.cn/GB/other2137/
3、http://book.sina.com.cn/nzt/spi/gongzuodna/
