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泛素

泛素(ubiquitin)是一种存在于所有真核生物中的小蛋白。泛素由76个组成，分子量大约8500。它的主要功能是标记需要分解掉的蛋白质，使其被26S蛋白酶体降解。26S蛋白酶体上调节亚基上的一些受体可以识别K48和K11位连接的多聚泛素化蛋白，20S核心亚基在ATPase供能下水解底物。

泛素也可以标记跨膜蛋白，参与蛋白质的膜泡运输。非典型泛素链在细胞信号传导，内吞，以及DNA损伤修复，调控NF-kB通路中起着重要作用。它在真核生物中具有高度保留性，人类和酵母的泛素有96%的相似性。

催化的一系列反应的发生，整个过程被称为泛素化信号通路。在第一步反应中，泛素激活酶(又被称为E1)水解ATP并将一个泛素分子腺苷酸化。接着，泛素被转移到E1的活性中心的半胱氨酸残基上，并伴随着第二个泛素分子的腺苷酸化。被腺苷酸化的泛素分子接着被转移到第二个酶，泛素结合酶(E2)的半胱氨酸残基上。最后，高度保守的泛素连接酶(E3)家族中的一员(根据底物蛋白质的不同而不同)识别特定的需要被泛素化的靶蛋白，并催化泛素分子从E2上转移到靶蛋白上。

通常认为，靶蛋白在被26S蛋白酶体识别之前，必须被标记上至少四个泛素单体形成的K48位或者K11位连接的多聚泛素链，但最新也有研究表明两个泛素单体形成的泛素链更能有效地被蛋白酶体降解。一般而言，是E3使得这一系统具有了底物特异性，而E2或者E2-E3决定底物上泛素链的类型。E1、E2和E3蛋白的数量依赖于生物体和细胞类型，人体中就存在大量不同的E3蛋白，这说明泛素-蛋白媒体系统可以作用于数量巨大的靶蛋白。

多泛素化后的蛋白质是如何被蛋白酶体所识别的，还没有完全弄清。泛素受体蛋白的N末端具有一个类泛素结构域，以及一至多个泛素结合结构域。类泛素结构域可以被19S调节颗粒所识别，而泛素结合结构域可以通过形成三螺旋束来结合泛素。这些受体蛋白可能能够结合多泛素化的蛋白质并将其携带到蛋白酶体，而关于这种结合的特异性和调控机制还不清楚。最终，被标记的蛋白质被蛋白酶分解为较小的多肽、氨基酸以及可以重复使用的泛素。