两篇Science文章：细胞如何处理垃圾？

我们的细胞利用了各种各样的系统来分解及回收受损或是无用的蛋白质，将这些垃圾清除掉以维持正常的功能。一种被称作为泛素（ubiquitins）的多肽在蛋白质降解过程中扮演着重要的角色，它像标签一样贴在需要降解的蛋白质上，由此细胞能够将这些蛋白质识别为垃圾。

　　

生物通报道  我们的细胞利用了各种各样的系统来分解及回收受损或是无用的蛋白质，将这些垃圾清除掉以维持正常的功能（延伸阅读：Nature：窥探细胞的“废物处理服务”）。一种被称作为泛素（ubiquitins）的多肽在蛋白质降解过程中扮演着重要的角色，它像标签一样贴在需要降解的蛋白质上，由此细胞能够将这些蛋白质识别为垃圾。

2004年，瑞典皇家科学院将诺贝尔化学奖授予了三位科学家：以色列的Aaron Ciechanover、Avram Hershko和美国科学家Irwin Rose，以表彰他们发现了泛素调节的蛋白质降解这一重要的蛋白质“死亡”机理。

泛素调节的蛋白质降解是一个精细控制的过程，首先有待降解的蛋白质被泛素所标记，接着这些蛋白质进入细胞的蛋白质酶复合体中，蛋白酶复合体是一个上下有盖的圆桶状酵素，它们如同细胞的垃圾桶，专门负责蛋白质的分解及再循环利用。泛素在这一过程中释出讯号，让蛋白酶复合体分辨出有待降解的蛋白质。然而直到上周之前，人们对于这一过程的某些分子细节仍然不是清楚。

近日来自哈佛医学院的Marc Kirschner和同事们利用单分子荧光法揭示出了一种酶将泛素添加到蛋白质上的过程，以及这些蛋白被细胞蛋白酶体识别以及回收的机制。他们将研究结果发布在4月10日《科学》（Science）杂志上的两篇研究论文中。

在第一篇Science论文中，Kirschner和同事们发现一种叫做APC/C的酶通过一个叫做持续亲和力放大（processive affinity amplification）的过程以一种迭代的方式，将泛素添加到了奔向垃圾堆的蛋白质上。在第二篇Science文章中，他们证实蛋白酶体通过识别短泛素链的分布排列挑选出了要进行降解的泛素标记蛋白，这些泛素链的构象决定了蛋白质如何通过蛋白酶体中的特定通道。而以往的模型则认为，被四泛肽（tetraubiquitin）标记的蛋白质才是预定为要降解的蛋白质。

英国医学研究委员会分子生物学实验室研究员David Komander在Science的一篇评论文章中写道：“两项研究大大丰富了我们对于蛋白质泛素化和降解过程的认识，揭示出了APC/C和蛋白酶体的一些新特性，并挑战了已经确立的关于泛素-蛋白酶体系统的一些流行观点。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文索引：

Specificity of the anaphase-promoting complex: A single-molecule study.Science 10 April 2015: Vol. 348 no. 6231 DOI: 10.1126/science.1248737

Substrate degradation by the proteasome: A single-molecule kinetic analysis.Science 10 April 2015: Vol. 348 no. 6231 DOI: 10.1126/science.1250834