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综述:与抑郁症相关的泛素蛋白酶的药理学机制和结构研究综述
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月13日 来源:International Journal of Biological Macromolecules 7.7
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(编辑推荐)本综述系统梳理了泛素-蛋白酶体系统(UPS)在抑郁症中的调控机制,重点解析了9种E3泛素连接酶(如Nedd4l、Parkin等)的结构特征及药理网络,探讨了基于蛋白降解靶向嵌合体(PROTAC)技术的抗抑郁药物开发潜力,为神经精神疾病治疗提供了新视角。
Abstract
抑郁症作为全球影响3亿人的常见神经系统疾病,其发病机制涉及炎症、NMDAR、GABAR及单胺类神经递质等多重因素。泛素(Ub)作为由76个氨基酸组成的保守蛋白,通过E1-E2-E3酶级联反应介导蛋白质降解。其中E3连接酶(如HECT、RING、RBR结构域家族)因其底物特异性成为研究焦点。近年来,基于泛素酶系统的蛋白降解靶向嵌合体(PROTAC)技术为抗抑郁药物开发开辟了新路径。
Introduction
当前抗抑郁药如西酞普兰对65%重度抑郁症(MDD)患者疗效有限。泛素化过程依赖E1(UBA1/UBA6)、E2(约40种)和E3(超600种)的协同作用,其中E3分为HECT、RING和RBR三大类。26S蛋白酶体降解泛素标记的底物后,去泛素化酶(DUBs)如UCHs和USPs负责泛素回收及错误标记修正。PROTAC技术通过诱导靶蛋白泛素化降解,在神经退行性疾病中展现出革命性潜力。
HECT-domain E3 ubiquitin ligase
HECT结构域E3(如Nedd4l)具有双叶结构:N端底物结合域(SBD)决定特异性,C端HECT域含催化半胱氨酸残基。研究发现Nedd4l通过调控GluA1亚基内化影响突触可塑性,而HECTD1缺失会导致小鼠抑郁样行为,提示其在情绪调节中的关键作用。
Ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase L1 and ubiquitin-specific peptidase
UCHL1通过Cys90/Cys152位点抑制氧化应激保护海马神经元,其表达下调与抑郁症相关。USP46则通过调控GABAA
Rγ2亚基突触定位影响抗抑郁反应,基因敲除小鼠表现出行为绝望表型。
Discussion
已鉴定13种抑郁症相关泛素酶,包括UCHL1、USP46及9种E3连接酶(如Parkin、RNF41)。其机制可分为四类:①调控Glu离子通道(Nedd4/Siah1/Parkin);②参与单胺代谢(Praja-1降解MAO-A);③影响神经发生(HECTD1/RNF180);④调节HPA轴(UBE3C)。结构分析显示RING型E3通过锌指结构识别底物,而HECT型依赖柔性铰链区实现构象变化。
展望
PROTAC技术为靶向E3连接酶的抗抑郁药设计提供新思路,但需解决血脑屏障穿透性等问题。未来研究应聚焦E3-底物互作网络及USPs在情绪障碍中的校对功能,为精准治疗提供理论依据。
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