近日，發(fā)表在《Nature》雜志上的一篇論文，革新了傳統(tǒng)蛋白質(zhì)組學(xué)的研究技術(shù)，研究者開發(fā)出一種全新的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)：泛素剪切，該技術(shù)幫助研究學(xué)者繪制有史以來清的泛素化作用圖譜，將一系列疾病的微妙變化與泛素信號傳導(dǎo)聯(lián)系起來。
泛素、泛素鏈與泛素化
泛素（ubiquitin） 圖片來源：維基百科
泛素（ubiquitin）是一種存在于大多數(shù)真核細(xì)胞中的小蛋白，大小為76個氨基酸殘基，其主要功能是標(biāo)記需要分解掉的蛋白質(zhì)，使其水解。
多樣的泛素間進(jìn)行連接便形成了多樣的泛素鏈結(jié)構(gòu)。當(dāng)泛素鏈與相關(guān)蛋白發(fā)生相互作用時，可將底物蛋白導(dǎo)向蛋白酶體、溶酶體或其他信號通路，形成復(fù)雜的信號網(wǎng)絡(luò)，最終調(diào)控細(xì)胞的重要生命活動。
泛素化系統(tǒng) 圖片來源：維基百科
而泛素化則是以泛素單體和泛素鏈作為信號分子，將泛素蛋白結(jié)合到底物蛋白質(zhì)分子的特定位點(diǎn)的過程。這一過程依次按泛素活化酶（E1）、泛素結(jié)合酶（E2）和泛素連接酶（E3）的順序反應(yīng)，從而達(dá)到控制蛋白質(zhì)的半衰期和表達(dá)水平的目的。
泛素剪切：對泛素鏈結(jié)構(gòu)下手
該研究的泛素信號傳導(dǎo)部門負(fù)責(zé)人David Komander教授表示：“泛素化可以改變蛋白質(zhì)的運(yùn)作方式，潛在地改變它們的活性，將它們重新定向到細(xì)胞的不同部分，或者調(diào)節(jié)它們與其他蛋白質(zhì)的相互作用。作為其重要組成部分的泛素鏈由于“結(jié)構(gòu)”不同也可以影響對蛋白質(zhì)修飾。截止目前，研究人員幾乎無法檢測和區(qū)分不同的分支結(jié)構(gòu)。”
于是，來自Walter和Eliza Hall研究所的研究人員們對泛素鏈結(jié)構(gòu)“下手”了。一項(xiàng)全新的“泛素剪切”技術(shù)橫空出世，科學(xué)家們可以借助這一工具來測量蛋白質(zhì)樣品中的多樣泛素鏈結(jié)構(gòu)，高清了解泛素化細(xì)節(jié)，從而通過質(zhì)譜技術(shù)分析，得出的結(jié)果更加精準(zhǔn)。
Komander教授對這一技術(shù)的開發(fā)表示十分肯定，他說：“泛素剪切是一項(xiàng)革命性的技術(shù)，它不僅簡化了泛素的研究，使實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)達(dá)到歷史新高，還能使我們能夠揭示更為完整的泛素信號傳導(dǎo)的復(fù)雜性水平。”
小分子藥物開發(fā)的全新技術(shù)
泛素化過程的改變可能會影響到一系列疾病的產(chǎn)生，例如癌癥、炎癥性疾病、帕金森病等神經(jīng)退行性疾病等。目前，Komander教授與其同事Rebecca Feltham博士正將泛素剪裁技術(shù)應(yīng)用到類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(一種復(fù)雜的炎癥性疾病)患者的臨床樣本中，以尋找蛋白質(zhì)泛素化模式的變化。
Komander教授表示：泛素化將成為新藥開發(fā)的一個有希望的靶點(diǎn)。在此次研究中也將是我們團(tuán)隊藥物發(fā)現(xiàn)研究的一個關(guān)鍵方面。我期待著著這一項(xiàng)技術(shù)可以創(chuàng)造出更多令人興奮的發(fā)現(xiàn)。
參考資料：
[1] Insights into ubiquitin chain architecture using Ub-clipping
[2] 泛素、泛素鏈和蛋白質(zhì)泛素化研究進(jìn)展
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