泛素E3连接酶CHIP和E4B互换U-box结构域突变体的构建及泛素化活性验证
2021-02-10范宇宸陆瑶刘香男赵博
范宇宸 陆瑶 刘香男 赵博
(上海交通大学药学院,上海 200240)
泛素化是由包括泛素活化酶E1、泛素结合酶E2和泛素连接酶E3在内的一系列酶催化下发生的级联反应,是真核细胞蛋白质翻译后修饰的重要过程[1]。其中,E3识别并介导底物的泛素化,是参与泛素化的关键酶之一。E3根据结构和功能的不同主要分为RING家族、HECT家族、U-box家族和CRL家族[2]。作为U-box家族泛素连接酶的主要活性区域,U-box结构域的功能主要是与泛素结合酶E2相互作用,并将泛素Ub传递至底物蛋白上[3]。因此,U-box结构域对于该家族E3的活性至关重要。CHIP(carboxyl terminus of Hsc70/Hsp70-interacting protein)和E4B(ubiquitination factor E4B)是U-box家族泛素连接酶的2个重要成员,它们共同参与了内质网蛋白质量控制[4]。不同的是,CHIP是分子伴侣依赖型的泛素连接酶,通过N末端的TPR结构域与分子伴侣Hsc70/Hsp70相互作用介导底物的泛素化[5];而E4B不仅具有E3的活性,还能够充当E4,发挥延伸泛素链的功能[6],因此它们一直是U-box家族泛素连接酶研究的热点。
U-box结构域的活性与其氨基酸序列和空间结构的完整性密切相关。研究表明,发生在CHIP的U-box结构域的突变E301Q,使CHIP泛素化其底物的活性下降[7]。而通过改造E4B的U-box结构域的部分氨基酸序列,增强其与E2的亲和力,能够增强E4B的活性[8]。亦有报道表明,CHIP的U-box结构域完整序列保留的情况下,它的N末端融合一个异源性蛋白能够特异性靶向底物蛋白,同时U-box结构域依旧能传递泛素,这种融合蛋白称为嵌合泛素连接酶[9]。由此可见,U-box结构域的序列及空间结构若得以完整保留,其活性有可能得到部分保留。CHIP和E4B的U-box结构域氨基酸序列并不相似,先前的研究筛选得到的它们的潜在底物中,却有多种共同底物[10]。……
