泛素化蛋白检测方法

蛋白质泛素化研究进展——探索蛋白修饰的秘密

泛素是一种含76个氨基酸的多肽，存在于除细菌外的许多不同组织和器官中，具有标记待降解蛋白质的功能。被泛素标记的蛋白质在蛋白酶体中被降解。由泛素控制的蛋白质降解具有重要的生理意义，它不仅能够清除错误的蛋白质，还对细胞周期调控、DNA修复、细胞生长、免疫功能等都有重要的调控作用。

2004年，以色列科学家Aaron Ciechanover、Avram Hershko和美国科学家Irwin Rose就因发现泛素调节的蛋白质降解而被授予2004年诺贝尔化学奖。正是因为泛素调节的蛋白质降解在生物体中如此重要，因而对它的开创性研究也就具有了特殊意义。目前，在世界各地的很多实验室中，科学家不断发现和研究与这一降解过程相关的细胞新功能。现在，研究人员已发现泛素具有多种非蛋白水解功能，包括参与囊泡转运通路、调控组蛋白修饰以及参与病毒的出芽过程等。

鉴于蛋白质降解异常与许多疾病，例如癌症、神经退行性病变以及免疫功能紊乱的发生密切相关，而基因的功能是通过蛋白质的表达实现的，因此，泛素在蛋白质降解中的作用机制如能被阐明将对解释多种疾病的发生机制和遗传信息的调控表达有重要意义。 《生命奥秘》本月专题将介绍泛素系统的来源、研究

关于内质网的泛素化机制

内质网内的泛素化机制

当蛋白质经过内质网（endoplasmic reticulum，ER）的时候，会有一套“质控”系统暂时将那些新合成的蛋白质“扣留”下来，帮助它们成熟。只有折叠正确的蛋白质才会被“释放”，而那些不能成熟的蛋白质则会被继续“关押”，但是这样会损害内质网的功能。因此，为了维持内环境的稳态，蛋白质质控系统会将这些“不合格产品”移交到胞质溶胶当中，在那里，被蛋白酶体降解掉。随着在越来越多的病理过程当中发现了内质网质控系统功能缺陷的现象，我们也开始逐渐意识到细胞内这条作用机制的重要性。

在所有人类基因组编码的蛋白质当中，大约有20%的蛋白质被认为是分泌性蛋白质。这些分泌性蛋白质在到达它们的最终的目的地之前都需要先经过内质网的处理，这些目的地广泛分布在细胞各处，例如细胞膜上，各种胞内或胞外的腔室（Exocytotic and endocytotic compartments），以及细胞外表面等等。内质网不仅仅只是提供了一个―容器‖，它同时还提供了众多的分子伴侣，帮助蛋白质折叠、成熟。不过虽然细胞提供了这些帮助，蛋白质在合成过程当中仍然非常容易出错。大约有1/3的新生蛋白质会在翻译过程中或者在翻译后数分钟之内被降解掉。

泛素(ubiquitin)存在于所有真核细胞中，是一种高度保守的76个氨基酸残基的蛋白，游离存在于细胞内或共价缀合到各种胞浆、核和整合的膜蛋白上［1］。泛素要经过一系列步骤才能缀合到底物蛋白上。首先，在一个ATP依赖性反应中，泛素通过其羧基末端甘氨酸经泛素激活酶(ubiquitin-activating enzyme, UBA, E1)共价附着到该E1酶的巯基(thiol)位置；然后，泛素从E1酶被转移到泛素缀合酶(ubiquitin-conjugating enzyme, UBC, E2)的巯基位置；最后，泛素缀合酶(E2)通过在泛素的C-末端甘氨酸与底物蛋白的赖氨酸ε-氨基基团之间催化形成异肽键而将泛素转移到底物蛋白上。E2酶可直接识别底物蛋白，但在有些情况下则需要通过一种中间物(蛋白或蛋白复合体)的参与，这种中间物被称为泛素蛋白连接酶(ubiquitin-protein ligase, E3)。E2酶传递泛素给E3酶，E3酶选择性识别及多泛素化底物蛋白。E3酶依赖性泛素缀合使底物蛋白进入泛素依赖性蛋白水解途径［2～4］。 一、 泛素缀合的生物学意义

细胞内大量的结构和调节性蛋白经泛素或泛素样蛋白的附着而修饰，蛋白的这种泛素化修

泛素-蛋白酶体途径及研究进展

【摘要】

泛素-蛋白酶体途径介导的蛋白降解是机体调节细胞内蛋白水平与功能的一个重要机制。负责执行这个调控过程的组成成分包括泛素及其启动酶系统和蛋白酶体系统。泛素启动酶系统负责活化泛素, 并将其结合到待降解的蛋白上, 形成靶蛋白多聚泛素链, 即泛素化。蛋白酶体系统可以识别已泛素化的蛋白并将其降解。此外, 细胞内还有另一类解离泛素链分子的去泛素化蛋白酶形成反向调节。泛素-蛋白酶体途径涉及许多细胞的生理过程, 其调节异常与多种疾病的发生有关。

【关键词】泛素化 去泛素化 类泛素化 一．泛素及其启动酶系统

泛素-蛋白酶体途径( Ubiquitin-Proteasome pathway )是一个新近受到关注的调节蛋白质降解与功能的重要系统。其主要作用于细胞内一些半衰期短的调节蛋白和一些结构异常、错构或受损伤的蛋白。其过程是以共价键形式联结多个泛素( ubiquitin)分子, 形成靶蛋白多聚泛素链即泛素化后, 再输送到26S 蛋白酶体上被消化降解。这一途径在很多细胞生命过程中起调节作用, 包括细胞周期循环、信号转导、核酸密码翻译、DNA 损伤修复、异常蛋白代谢、抗原递呈及细胞受体功能等, 并与许多疾病的发生发展密切相

泛素-蛋白酶体途径及研究进展

【摘要】

泛素-蛋白酶体途径介导的蛋白降解是机体调节细胞内蛋白水平与功能的一个重要机制。负责执行这个调控过程的组成成分包括泛素及其启动酶系统和蛋白酶体系统。泛素启动酶系统负责活化泛素, 并将其结合到待降解的蛋白上, 形成靶蛋白多聚泛素链, 即泛素化。蛋白酶体系统可以识别已泛素化的蛋白并将其降解。此外, 细胞内还有另一类解离泛素链分子的去泛素化蛋白酶形成反向调节。泛素-蛋白酶体途径涉及许多细胞的生理过程, 其调节异常与多种疾病的发生有关。

【关键词】泛素化 去泛素化 类泛素化 一．泛素及其启动酶系统

泛素-蛋白酶体途径( Ubiquitin-Proteasome pathway )是一个新近受到关注的调节蛋白质降解与功能的重要系统。其主要作用于细胞内一些半衰期短的调节蛋白和一些结构异常、错构或受损伤的蛋白。其过程是以共价键形式联结多个泛素( ubiquitin)分子, 形成靶蛋白多聚泛素链即泛素化后, 再输送到26S 蛋白酶体上被消化降解。这一途径在很多细胞生命过程中起调节作用, 包括细胞周期循环、信号转导、核酸密码翻译、DNA 损伤修复、异常蛋白代谢、抗原递呈及细胞受体功能等, 并与许多疾病的发生发展密切相

泛素(ubiquitin)存在于所有真核细胞中，是一种高度保守的76个氨基酸残基的蛋白，游离存在于细胞内或共价缀合到各种胞浆、核和整合的膜蛋白上［1］。泛素要经过一系列步骤才能缀合到底物蛋白上。首先，在一个ATP依赖性反应中，泛素通过其羧基末端甘氨酸经泛素激活酶(ubiquitin-activating enzyme, UBA, E1)共价附着到该E1酶的巯基(thiol)位置；然后，泛素从E1酶被转移到泛素缀合酶(ubiquitin-conjugating enzyme, UBC, E2)的巯基位置；最后，泛素缀合酶(E2)通过在泛素的C-末端甘氨酸与底物蛋白的赖氨酸ε-氨基基团之间催化形成异肽键而将泛素转移到底物蛋白上。E2酶可直接识别底物蛋白，但在有些情况下则需要通过一种中间物(蛋白或蛋白复合体)的参与，这种中间物被称为泛素蛋白连接酶(ubiquitin-protein ligase, E3)。E2酶传递泛素给E3酶，E3酶选择性识别及多泛素化底物蛋白。E3酶依赖性泛素缀合使底物蛋白进入泛素依赖性蛋白水解途径［2～4］。 一、 泛素缀合的生物学意义

细胞内大量的结构和调节性蛋白经泛素或泛素样蛋白的附着而修饰，蛋白的这种泛素化修

泛素(ubiquitin)存在于所有真核细胞中，是一种高度保守的76个氨基酸残基的蛋白，游离存在于细胞内或共价缀合到各种胞浆、核和整合的膜蛋白上［1］。泛素要经过一系列步骤才能缀合到底物蛋白上。首先，在一个ATP依赖性反应中，泛素通过其羧基末端甘氨酸经泛素激活酶(ubiquitin-activating enzyme, UBA, E1)共价附着到该E1酶的巯基(thiol)位置；然后，泛素从E1酶被转移到泛素缀合酶(ubiquitin-conjugating enzyme, UBC, E2)的巯基位置；最后，泛素缀合酶(E2)通过在泛素的C-末端甘氨酸与底物蛋白的赖氨酸ε-氨基基团之间催化形成异肽键而将泛素转移到底物蛋白上。E2酶可直接识别底物蛋白，但在有些情况下则需要通过一种中间物(蛋白或蛋白复合体)的参与，这种中间物被称为泛素蛋白连接酶(ubiquitin-protein ligase, E3)。E2酶传递泛素给E3酶，E3酶选择性识别及多泛素化底物蛋白。E3酶依赖性泛素缀合使底物蛋白进入泛素依赖性蛋白水解途径［2～4］。 一、 泛素缀合的生物学意义

细胞内大量的结构和调节性蛋白经泛素或泛素样蛋白的附着而修饰，蛋白的这种泛素化修

蛋白质的定量测定——微量凯氏定氮法(micro Kjeldahl method)

生物材料的含氮量测定在生物化学研究中具有一定的意义，如蛋白质的含氮量约为16％，测出含氮量则可推知蛋白含量。生物材料总氮量的测定，通常采用微量凯氏定氮法。凯氏定氮法由于具有测定准确度高，可测定各种不同形态样品等两大优点，因而被公认为是测定食品、饲料、种子、生物制品、药品中蛋白质含量的标准分析方法.

实验原理

生物材料的含氮量测定在生物化学研究中具有一定的意义，如蛋白质的含氮量约为16％，测出含氮量则可推知蛋白含量。生物材料总氮量的测定，通常采用微量凯氏定氮法。凯氏定氮法由于具有测定准确度高，可测定各种不同形态样品等两大优点，因而被公认为是测定食品、饲料、种子、生物制品、药品中蛋白质含量的标准分析方法。其原理如下： 1. 消化：有机物与浓硫酸供热，使有机氮全部转化为无机氮——硫酸铵。为加快反应，添加硫酸铜和硫酸钾的混合物；前者为催化剂，后者可提高硫酸沸点。这一步约需30min至1h，视样品的性质而定。

2. 加碱蒸馏：硫酸铵与NaOH(浓)作用生成(NH4)OH, 加热后生成NH3, 通过蒸馏导入过量酸中和生成NH4Cl而被吸收。

3. 滴定：用过量标准HCl吸收

蛋白质纯化的方法选择

随着分子生物学的发展，越来越多的科研人员熟练掌握了分子生物学的各种试验技术，并研制成套试剂盒，使基因克隆表达变得越来越容易lIl。但分子生物学的上游工作往往并非是最终目的，分子克隆与表达的关键是要拿到纯的表达产物，以研究其生物学作用，或者大量生产出可用于疾病治疗的生物制品。相对与上游工作来说，分子克隆的下游工作显得更难，蛋白纯化工作非常复杂，除了要保证纯度外，蛋白产品还必须保持其生物学活性。纯化工艺必须能够每次都能产生相同数量和质量的蛋白，重复性良好。这就要求应用适应性非常强的方法而不是用能得到纯蛋白的最好方法去纯化蛋白。在实验室条件下的好方法却可能在大规模生产应用中失败，因为后者要求规模化，且在每日的应用中要有很好的重复性。本文综述了蛋白质纯化的基本原则和各种蛋白纯化技术的原理、优点及局限性，以期对蛋白纯化的方法选择及整体方案的制定提供一定的指导。 1 蛋白纯化的一般原则

蛋白纯化要利用不同蛋白间内在的相似性与差异，利用各种蛋白间的相似性来除去非蛋白物质的污染，而利用各蛋白质的差异将目的蛋白从其他蛋白中纯化出来。每种蛋白间的大小、形状、电荷、疏水性、溶解度和生物学活性都会有差异，利用这些差异可将蛋白从混合物如大肠杆菌裂解物

蛋白质的定量测定——微量凯氏定氮法(micro Kjeldahl method)

生物材料的含氮量测定在生物化学研究中具有一定的意义，如蛋白质的含氮量约为16％，测出含氮量则可推知蛋白含量。生物材料总氮量的测定，通常采用微量凯氏定氮法。凯氏定氮法由于具有测定准确度高，可测定各种不同形态样品等两大优点，因而被公认为是测定食品、饲料、种子、生物制品、药品中蛋白质含量的标准分析方法.

实验原理

生物材料的含氮量测定在生物化学研究中具有一定的意义，如蛋白质的含氮量约为16％，测出含氮量则可推知蛋白含量。生物材料总氮量的测定，通常采用微量凯氏定氮法。凯氏定氮法由于具有测定准确度高，可测定各种不同形态样品等两大优点，因而被公认为是测定食品、饲料、种子、生物制品、药品中蛋白质含量的标准分析方法。其原理如下： 1. 消化：有机物与浓硫酸供热，使有机氮全部转化为无机氮——硫酸铵。为加快反应，添加硫酸铜和硫酸钾的混合物；前者为催化剂，后者可提高硫酸沸点。这一步约需30min至1h，视样品的性质而定。

2. 加碱蒸馏：硫酸铵与NaOH(浓)作用生成(NH4)OH, 加热后生成NH3, 通过蒸馏导入过量酸中和生成NH4Cl而被吸收。

3. 滴定：用过量标准HCl吸收