泛素-蛋白酶体系统

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蛋白质降解的主要途径

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泛素－蛋白酶体系统（ubiquitin-proteasome system, UPS）是细胞内蛋白质降解的主要途径，参与细胞内80%以上蛋白质的降解。

中文名: 泛素-蛋白酶体系统
外文名: ubiquitin-proteasome system

英文简称: UPS
发现者: 阿夫拉姆·赫什科

简介

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泛素全微照照民懂-蛋白酶体系统ubiquitin-proteasome system格体笑：一个多步骤反应过程，有多种格她射燥兵不同蛋白质参与。蛋白质先被泛素（多肽）标记，然后被蛋白酶凶巴垫祝体识别和降解。通过这样一个需要消耗能量的过程，细胞以高度特异方式对不需要的蛋白进行降解。

该系统包括泛素、泛素活化酶E连凳1，泛素结合酶E2s，泛素-蛋白连接酶E3s，26S蛋白酶体和泛素解离酶DU院想记Bs。^[1]

发现

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1970年代末和1980年代初，泛素-蛋白酶体系统在以色列技术工程学院（Technion – Israel Institute of Technology）阿夫拉姆·赫什科的实验室中发现，由于他在发现泛素-蛋白酶体系统上的贡献，阿夫拉姆·赫什科获得了2004年度的诺贝尔化学奖。

结构

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UPS由泛素（ubiquitin, Ub）、泛素活化酶（ubiquitinactivating enzyme, E1）、泛素结合酶（ubiquitinconjugating enzyme, E2）、泛素连接酶（ubiquitinprotein ligase, E3）、蛋白酶体及其底物（蛋白质）构成。

①泛素：含有76个氨基酸残基，分子量约8.5kDa，广泛存在于真核细胞（原核细胞中尚未发现）。泛素链与蛋白底物的结合形成被蛋白酶体降解的识别信号。另外，泛素化在蛋白的内吞和外泌作用中有目标定位功能。

②泛素活化酶E1：通过半胱氨酸残基与泛素C端活化的甘氨酸残基形成硫酯键，E1-泛素中间体中的泛素可以转移给数个E2。

③泛素结合酶E2：以泛素结合酶方式起作用，活性部位为半胱氨酸，部分E2成员在细胞特定过程中发挥作用，但E2的全部作用尚不清楚。

④泛素连接酶E3：为泛素-蛋白酶体系统选择性降解机制的关键因素，识别被降解的蛋白并将泛素连接到底物上。

⑤蛋白酶体（2.5MDa）：由2个19S和1个20S亚单位组成的桶状结构，19S为调节亚单位，位于桶状结构的两端，识别多聚泛素化蛋白并使其去折叠。19S亚单位上还具有一种去泛素化的同功肽酶，使底物去泛素化。20S为催化亚单位，位于两个19S亚单位的中间，其活性部位处于桶状结构的内表面，可避免细胞环境的影响。酵母20S亚单位由四个环状结构（αββα）组成。^[1]

作用

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UPS是细胞内一系列生命进程的重要调节方式,与疾病的发生发展关系密切。^[2]

研究证实泛素-蛋白酶体系统在心血管疾病中具有重要的病理生理学意义，可调节动脉粥样硬化、缺血后再灌注损伤、家族性心肌病、心肌肥厚和心脏衰竭等重要疾病的发生和发展。

另外，最新的研究表明，UPS的重要作用还在于其被充分利用后，可以代谢诸如毒素、脂肪、癌细胞在内的人体垃圾，另外代谢产生的能量可刺激细胞进行自我复制以完成人体的自我代谢修复功能。^[3]

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