Cell子刊：探寻泛素的秘密

　　

生物通报道：从帕金森症到糖尿病，泛素是治疗多种疾病的关键。1975年，人们在真核生物中发现了泛素，但当时他们并没有意识到该蛋白的重要性。近年来的研究表明，泛素具有多种不同的形态，在细胞的基础程序中具有重要作用，包括控制细胞生物钟、清理有害物质等等。

为了挖掘泛素治疗疾病的潜力，科学家们开始解析泛素的不同形态，研究各形态的功能。泛素的特定氨基酸之间能够形成聚合链，即每个泛素蛋白都能经由不同氨基酸，与其他泛素相连。马里兰大学的结构生物学家David Fushman介绍到，不同组合的泛素链，在细胞中的功能也不相同。

Fushman将细胞比作一个舞池，里面挤满了寻找舞伴的蛋白。两个泛素可以通过赖氨酸牵手共舞，而相连的赖氨酸决定着泛素链的形态，甚至还决定了泛素链的功能。

在细胞中，由赖氨酸11介导的泛素链最为常见，但此前人们对它却并不了解。这项新研究首次向人们展示了这种泛素链的结构特点，文章于七月二日发表在Cell旗下的Structure杂志上。

赖氨酸11介导的泛素链“直接参与了细胞周期调控，”Fushman说。为了在医学领域对这种泛素链加以利用，“我们必须先了解其形成机制和作用方式。”

类似的结构研究大多在体外，通过X射线晶体学技术进行。而这项研究采用的是核磁共振NMR等技术，在更接近天然环境的条件下，解析赖氨酸11介导的泛素链。研究人员发现，这种泛素链在溶液中的形态与结晶体不同，比预想的更加柔韧灵活。研究显示，随着溶液的盐浓度改变，赖氨酸11介导的泛素链能够形成多种三维形态。

目前人们最为熟悉的是赖氨酸48介导的泛素链，细胞会将带有这种标记的蛋白分解，进行回收再利用。研究人员发现，与蛋白分解有关的细胞受体，也能与赖氨酸11介导的泛素链相互作用，但这种作用不如赖氨酸48有效。研究人员指出，赖氨酸11泛素链的主要工作并不是蛋白降解，它应该担负着其他重任。

 

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

Unique Structural, Dynamical, and Functional Properties of K11-Linked Polyubiquitin Chains

K11-linked polyubiquitin chains play important signaling and regulatory roles in both degradative and nonproteolytic pathways in eukaryotes. To understand the structural basis of how these chains are recognized and distinguished from other polyubiquitins, we determined solution structures of K11-linked diubiquitin (K11-Ub2) in the absence and presence of salt. These structures reveal that K11-Ub2 adopts conformations distinct from those of K48-linked or K63-linked chains. Importantly, our solution NMR and SANS data are inconsistent with published crystal structures of K11-Ub2. We found that increasing salt concentration compacts K11-Ub2 and strengthens interactions between the two Ub units. Binding studies indicate that K11-Ub2 interacts with ubiquitin-receptor proteins from both proteasomal and nonproteasomal pathways but with intermediate affinity and different binding modes than either K48-linked or K63-linked diubiquitin. Our data support the hypothesis that polyubiquitin chains of different linkages possess unique conformational and dynamical properties, allowing them to be recognized differently by downstream receptor proteins.