一、研究背景
1. 泛素蛋白酶体的介绍
在真核细胞中主要有两种蛋白质水解体系负责蛋白质的降解：溶酶体(lysome)和泛素－蛋白酶体（ubiquitin-proteasome system, UPS）。前者人们已经熟知，后者是近20年来科学家重点研究的方向。
泛素蛋白酶体途径是目前已知的所有真核生物体内具有高度选择性的最为重要的蛋白质降解途径。阐明泛素在蛋白质降解中的作用机制对理解多种疾病的发生机制和遗传信息的调控表达有重要意义。真核细胞中泛素化修饰后的靶蛋白可能被降解、被转移到细胞或细胞外的特定部位，也有可能导致靶蛋白的功能发生变化，这主要由靶蛋白所加的泛素链的结构，以及长短决定。蛋白质的泛素化修饰主要发生在赖氨酸残基的侧链，且通常是多聚化(多泛素化)过程，被多泛素化修饰的蛋白质会被蛋白酶体(proteasome)识别进而被降解。三种关键的酶共同介导了这一多泛素化过程，包括泛素活化酶E1(ubiquitin activating enzyme)， 泛素结合酶E2 (ubiquitin conjugating enzyme)和泛素连接酶E3(ubiquitin-protein ligase)，而E3也称底物识别因子(substrate recognition factor)。［1］
泛素化过程主要是这样的：首先在ATP供能的情况下泛素激活酶E1激活泛素，然后将其转移到泛素结合酶E2上通过硫酯键与E2的活性位点的Cys相连。E2可以直接将泛素转移到靶蛋白的Lys残基上，但一般靶蛋白的泛素化需要一个特异的泛素连接酶E3。［2］
泛素连接酶E3决定靶蛋白的特异性识别，在泛素途径中具有重要的作用。泛素连接酶E3通过调控调节蛋白的泛素化过程参与细胞内的多种生理过程。所有的E3都具有连接靶蛋白和特定E2的能力。根据E3与底物的相对比例可以分为底物单泛素化修饰和多聚泛素化修饰。多聚泛素化修饰的靶蛋白(如变性、错误折叠或过量表达的蛋白质以及细胞中的许多调控蛋白)可以通过泛素化途径被降解从而对细胞周期调控、胞吞作用、信号转导、DNA修复、蛋白质的质量控制(例如Bsd2在膜蛋白的质量控制方面具有重要作用)、细胞凋亡等过程具有重要的作用。［3］
2. E3泛素连接酶的分类
现在发现的泛素连接酶E3主要有两大类：HECT结构域家族(homologoustoE6-APCterminus，HECT)和RING结构域家族(Ringfingerdomain)。最近又发现了一类新的E3家族：Ubox蛋白家族。
HECT结构域(homologoustoE6-APCterminus，HECT)家族的泛素连接酶E3s是目前所知的唯一的可以和泛素形成硫酯键中间体的泛素连接酶，并且它可以直接催化靶蛋白的泛素化。HECTE3s有一个分子量大约为40kDa的具有保守性的羧基末端催化结构域，即HECT结构域。HECTE3s的N末端不具有保守性，并且N末端决定了底物的特异性识别。例如E6AP识别HPVE6和p53就需要其一段大约200个氨基酸左右的特定的N端序列。HECT结构域至少具有四种生物学功能：(1)通过其连接特定E2s。(2)它接受来自于E2s的泛素，并且通过它的Cys活性位点与泛素形成通过硫酯键连接的中间体。(3)其通过催化泛素与底物上Lys侧链的￡．氨基形成异肽键从而将泛素转移到靶蛋白上。(4)它负责转移泛素到正在延长的多泛素链末端从而延长泛素链。与HECTE3相对应的E2s构成一个亚家族，在此亚家族内每一E2成员都对特定的HECTE3s有偏爱性，这归因于E2和HECT结构域的特异性。［4］
RING结构域家族最典型的特点是具有环指结构域(Ringfingerdomain)，RING结构域是此家族具有泛素连接酶作用的重要因素。RING E3s中RING结构域的氨基酸序列：Cys．X2．Cys．．Cys．X~_3-His-X23-Cys-X2一Cys-X-C__并且每一环指结构域连有两个锌离子。RINGE3s的E3活性依赖于环指结构域，并通过其与泛素结合酶E2相连。
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