去泛素化酶(DUB)的5大家族,你了解多少?

 

【前情回顧】LifeSensors超全泛素及多聚泛素鏈

 

泛素一蛋白酶體途徑(ubiquitin-proteasome pathway)是細胞內一個重要的蛋白質降解調節系統。通過對底物蛋白的多聚泛素化并經蛋白酶體降解,可以影響或調節多種細胞活動,包括:基因轉錄、細胞周期調節、免疫反應、細胞受體功能及腫瘤生長、炎癥過程等。該途徑也是一種動態的蛋白質雙向修飾調控系統,在體內由泛素連接酶系統(E1-E2-E3)對底物進行泛素化修飾,去泛素化酶(DUB)家族負責通過水解泛素羧基末端的酯鍵、肽鍵或異肽鍵,將泛素分子特異性的從鏈接有泛素的蛋白質或者前體蛋白水解下來,起到去泛素化的作用,對蛋白降解進行反向調節,從而影響蛋白質的功能。

 

去泛素化酶

 

去泛素化酶是一類數量很大的蛋白酶家族,人類基因組編碼大約100個去泛素化酶,主要分為五個家族,分別是泛素羧基末端水解酶(UCH)家族,泛素特異性蛋白酶(USP/UBP)家族,Otubaim(OTU)家族,Josephin結構域蛋白家族及JAMM家族。

 

1.泛素羧基末端水解酶家族(ubiquitin C-terminal hydrolases,UCHs)

 

UCHs屬于半胱氨酸蛋白酶。通常是小分子蛋白,已發現UCHL-1、-2、-3、-4、-5等分子。它們作用的底物通常也是一些分子量較小的多肽。UCHs可以通過裂解C末端76位甘氨酸,將泛素分子從小的多肽底物上釋放出來。UCHs活性位點上的狹窄裂隙和環狀結構直徑的限制在一定程度上起到了特異性識別底物的功能,阻止了它對一些大分子泛素化蛋白的結合和催化。

貨號 名稱 蛋白大小 產品說明
DB101 UCH-L3 25kDa 屬于半胱氨酸蛋白酶,可識別并水解泛素或NEDD8的C末端甘氨酸上的肽鍵。(可裂解Ub-AMC, Ub-Rhodamine 110以及多種泛素修飾的多肽;對雙泛素底物沒有活性)
DB102 UCH-L5 49kDa UCH-L5是26S蛋白酶體中19S復合物中的一個去泛素化酶/異肽酶,可以在Ub-CHOP報告系統中發揮酶活。
DB103 BAP1 82kDa 通過介導組蛋白H2A和HCFC1的去泛素化在染色質中起關鍵作用, 它充當細胞生長的調節劑??捎糜诹呀釻b-AMC。
DB104 UCH-L1 25kDa 它對神經元以及彌散神經內分泌系統的細胞及其腫瘤具有高度特異性,占大腦總蛋白的> 1%,但其他組織幾乎不存在??捎糜诹呀釻b-AMC。

 

2.泛素特異性加工酶家族(ubiquitin-specific processing enzymes,UBPs 或 ubiquitin-specific proteases,USPs)

 

該家族是目前已知的去泛素化酶中成員最多,且結構最具多樣性的一類,亦屬半胱氨酸蛋白酶,包括Ubp-M、UBP41、UBP4、HAUSP、ISOT1等。這些酶分子都含有兩個短而保守的片段即賴氨酸盒和組氨酸盒,序列中具有起催化作用的三聯殘基,即半胱氨酸、組氨酸、天冬氨酸/天冬酰胺,能將泛素分子從大的蛋白上移除。

貨號 名稱 蛋白大小 產品說明
DB513 USP15 121kDa 與COP9信號復合體相關,參與調節多種信號通路,例如TGF-β受體信號傳導,NFκB和RNF41 / NRDP1-PRKN信號通路??梢栽赨b-CHOP報告系統中發揮酶活。
DB503 USP8core 46kDa 已證明USP8在受體酪氨酸激酶的穩定性中起關鍵作用,USP8core只包含USP8蛋白的核心結構域??梢栽赨b-CHOP報告系統中發揮酶活。
DB510 USP47 157kDa 使單泛素化的DNA聚合酶β(POLB)去泛素化,穩定POLB,從而在堿基切除修復(BER)中發揮作用??梢栽赨b-CHOP報告系統中發揮酶活。
DB530 USP30 51 kDa 去泛素化酶家族中的一員,主要定位在線粒體外膜,是一種半胱氨酸蛋白酶。研究表明USP30參與了細胞內線粒體形態的調控。后續研究發現USP30可以使PARK2以及PINK1驅動的線粒體自噬被逆轉。USP30作為去泛素化酶可以去除泛素標簽從而抑制線粒體自噬。USP30對磷酸化泛素的裂解效率較低。

 

3.卵巢腫瘤相關蛋白酶(ovarian tumor-related proteases,OTU)

 

通過晶體結構分析發現這類蛋白酶雖然在氨基酸序列上與其他家族的去泛素化酶不同,但也具有三聯催化活性位點(Cys,His,Asp)組成的核心結構域,與UBP家族蛋白有很大相似性,并且已證明能起到去泛素化的作用。

貨號 名稱 蛋白大小 產品說明
DB201 OTUB1 32 kDa 可在體外切割K48和K63連接的泛素鏈。
DB202 YOD1 38 kDa 可裂解Ub-AMC
DB206 OTULIN 40.6 kDa 對線性泛素鏈(M1)具有高特異性,與HOIP(RNF31)結合,并調節其活性,從而影響NFκB調節的途徑和促炎反應。
DB209 A20 100 kDa 同時包含泛素連接酶和去泛素酶活性,可在體外裂解K11,K48和K63連接的泛素鏈,在NF-κB信號傳導和炎癥反應中起重要作用。

 

4.MJD去泛素化酶家族

 

Machado-Joseph疾病相關蛋白Ataxin-3被研究得較為清楚,它是個與神經退化紊亂相關的蛋白。人類的Josephin家族蛋白有4個,它們的結構類似于UCH去泛素化酶家族,分別是Ataxin-3、Ataxin-3L、Josephin-1和Josephin2。其中的Ataxin-3是個半胱氨酸蛋白酶,它可以結合K48、K63方式連接的泛素鏈,但是對K63方式連接的泛素鏈更特異。Ataxin-3和Ataxin3L在氨基酸序列上是85%同源的,以相似的方式折疊,但結合Ub的方式卻大不同。

貨號 名稱 蛋白大小 產品說明
DB401 Ataxin-3 41kDa 在體外裂解K48連接的泛素鏈
DB403 JOSD1 22kDa 可以在Ub-CHOP報告系統中發揮酶活。
DB404 JOSD2 22kDa 裂解K63連接的泛素鏈,對K48連接的泛素鏈裂解效率較低??梢栽赨b-CHOP報告系統中發揮酶活。

 

5.JAMM蛋白酶家族

 

這一類去泛素化酶的代表是POH1,酵母細胞中的同源物稱為Rpn 11。這是一類能結合泛素化蛋白上泛素分子的金屬蛋白酶,具有MPN序列,或稱JAMM(Jab1/MPN?domain?associated metalloisopeptidase,Jab 1/MPN域相關金屬異肽酶)序列。這一序列含有較為保守的兩個組氟酸殘基和一個天冬氯酸殘基,它們與二價鋅離子共同構成催化中心。

貨號 名稱 蛋白大小 產品說明
DB301 ?AMSH 49 kDa 體外裂解K63連接的泛素鏈
DB302 MSHcore 20.5 kDa 體外裂解K63連接的泛素鏈

 

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