线性泛素化修饰研究进展

蛋白质泛素化修饰过程在调节各种细胞生物学功能的过程中发挥了非常重要的作用,如细胞周期进程、DNA损伤修复、信号转导和各种蛋白质膜定位等。泛素化修饰可分为多聚泛素化修饰和单泛素化修饰。多聚泛素化修饰系统可以通过对底物连接不同类型的多泛素化链调节蛋白质的功能。多聚泛素化修饰中已知7种泛素链连接方式均为泛素内赖氨酸连接方式。近几年发现了第8种类型的泛素链连接形式即线性泛素化,其泛素链的连接方式是由泛素甲硫氨酸的氨基基团与另一泛素甘氨酸的羧基基团相连形成泛素链标记。目前研究表明线性泛素化修饰在先天性免疫和炎症反应等多个过程中发挥着非常重要的作用。募集线性泛素链的泛素连接酶E3被称为LUBAC复合体,其组成底物以及其活性调控机制和功能所知甚少。本文综述了募集线性泛素化链的泛素连接酶、去泛素化酶、底物等活性调控机制及其在先天性免疫等多个领域中的功能,分析了后续研究方向,以期为相关研究提供参考。

线性泛素化修饰对免疫系统的调控作用研究进展

蛋白质泛素化修饰包括单泛素化和多聚泛素化修饰,后者涉及结构和功能各异的8种类型的多聚泛素链,其中的线性泛素化修饰不同于由赖氨酸介导的多聚泛素化修饰,是由泛素分子以首尾相连的方式形成的一种新型多聚泛素化修饰。越来越多的研究表明,线性泛素化修饰在免疫系统中发挥重要调控作用。本文将概述线性泛素化修饰的产生、去除、识别和调节机制,并介绍其在机体免疫应答和病原免疫逃逸中的调控作用,旨在为感染和免疫性疾病防治提供新思路。

线性泛素连接酶复合体与去线性泛素化酶在肿瘤中的研究进展

线性泛素化修饰是近年来发现的一种重要的翻译后修饰。线性泛素链由一分子泛素的甘氨酸与另一分子泛素的甲硫氨酸连接而形成。线性泛素化修饰过程由线性泛素连接酶复合体(LUBAC)与去线性泛素化酶(OTULIN)共同调控,广泛参与机体免疫、炎症反应、细胞凋亡等过程。近年来的研究表明,线性泛素化修饰能够影响NF-κB、Wnt/β-catenin等信号通路,并与肿瘤的发生、发展和耐药密切相关。本文将对LUBAC与OTULIN在肿瘤中的研究进展进行综述。

LUBAC介导RabGEF1的线性泛素化修饰

目的验证RabGEF1(Rab guanine nucleotide exchange factor 1)为线性泛素化修饰的新底物。方法在pEF6/MycHis C载体中克隆人RabGEF1基因。通过免疫共沉淀(Co-IP)实验验证RabGEF1和HOIP的相互作用。利用GST-pulldown实验探索RabGEFl与HOIP相互作用结构域。通过免疫荧光实验验证RabGEF1和HOIP的相互作用与亚细胞定位。应用体内泛素化实验检测RabGEF1的线性泛素化修饰。通过NTA-His泛素化实验进一步明确RabGEF1能够发生线性泛素化修饰。将RabGEF1的泛素化蛋白质样品进行质谱分析,根据质谱结果提示的RabGEF1泛素化位点构建赖氨酸位点突变质粒,进一步在体内泛素化实验中验证RabGEF1的线性泛素化修饰位点。结果RabGEF1与HOIP存在相互作用,且HOIP通过ZF-NEF结构域与RabGEF1发生直接相互作用。RabGEF1与HOIP共同定位于细胞质。LUBAC介导RabGEF1发生线性泛素化修饰依赖于LUBAC酶活性,RabGEF1泛素化修饰位点为K158。结论RabGEFl为线性泛素化修饰的新底物,且K158是其发生线性泛素化修饰的位点。

ARIH2抑制LUBAC的线性泛素化连接酶活性

线性泛素化修饰在肿瘤及免疫系统中均发挥着重要作用。线性泛素链组装复合体(linear ubiquitin chain assembly complex,LUBAC)是目前已知的唯一能够催化合成线性泛素链的泛素连接酶。本研究发现,泛素连接酶2(ariadne homolog 2,ARIH2)作为LUBAC新的相互作用蛋白质,能够抑制LUBAC对底物的线性泛素化修饰水平。通过免疫共沉淀实验发现,ARIH2与HOIP存在相互作用,且GST pull-down结果说明,HOIP通过ZF-NZF结构域与ARIH2发生相互作用。进一步的免疫沉淀结果证明,LUBAC并不能线性泛素化修饰ARIH2。反之,ARIH2能够抑制LUBAC对底物的线性泛素化修饰水平,其机制可能是ARIH2影响了SHARPIN的泛素化水平,从而影响LUBAC酶活性,进而导致LUBAC对底物的线性泛素化水平减弱。

利用泛素结合结构域UBAN探针鉴定线性泛素化底物

目的根据已知线性泛素化底物NF-κB必需调节蛋白(NEMO)的泛素结合结构域UBAN构建蛋白探针,在目的细胞中富集线性泛素化底物并应用质谱技术进行鉴定,探索线性泛素化在不同生物学事件中发挥调控功能的分子机制。方法 (1)首先通过大肠杆菌表达系统表达纯化特异性识别线性泛素链的蛋白UBAN,通过谷胱甘肽S-转移酶(GST)标签将其与GST琼脂糖微珠连接制成UBAN探针。随后在293T细胞中共转染阳性底物NEMO和线性泛素化链组装复合体(LUBAC)使之过表达,利用UBAN探针免疫共沉淀富集NEMO上的线性泛素链,并通过Western蛋白印迹法验证UBAN探针与线性泛素化链的结合能力,从而确定体系是否建立成功。(2)在293T细胞裂解液中免疫共沉淀富集线性泛素化底物并对其进行质谱鉴定和生物信息学分析,得到潜在线性泛素化底物。在293T细胞中共转染潜在线性泛素化底物极光激酶A(Aurora-A)和LUBAC,用Western蛋白印迹法鉴定。(3)用siRNA干扰Hela细胞LUBAC,并使细胞周期同步化,用Western蛋白印迹法观察线性泛素化对潜在底物Aurora-A生物学功能的调控。结果 (1) Western蛋白印迹法结果表明,UBAN探针能够结合NEMO上的线性泛素链,从而确定体系建立成功。(2)质谱鉴定结果显示,免疫共沉淀法富集到包括极光激酶A(Aurora-A)在内的403个潜在线性泛素化底物;在293T细胞中共转染Aurora-A和LUBAC后,用Western蛋白印迹法测定结果发现,Aurora-A具有线性泛素链特征性条带,具有与线性泛素化链结合的能力。(3) Western蛋白印迹实验结果显示,与对照组相比,干涉LUBAC后Aurora-A苏氨酸288位磷酸化水平上调,表明其被激活。结论运用泛素结合结构域UBAN探针可以实现线性泛素化底物的有效捕捉与富集,在293T细胞中鉴定到底物Aurora-A的自激活可能受线性泛素化调控。本研究建立的线性泛素化底物鉴定策略为进一步探索蛋白质线性泛素化修饰的更多生物学功能提供了新的思路和方法。

线性泛素化修饰在肿瘤发生发展中的研究进展

泛素化修饰在许多生理过程中起着重要作用,如细胞存活、细胞分化以及免疫反应等。线性泛素化修饰是近年来发现的一种特殊类型的翻译后修饰方式。该过程主要是由泛素连接酶复合体LUBAC催化和特异性去泛素化酶水解完成,目前的研究主要涉及免疫、炎症反应和血管生成等过程。随着研究的进展,发现线性泛素化修饰在肿瘤的发生过程中也具有重要的作用。文章将从LUBAC复合体、线性去泛素化酶、线性泛素化修饰的底物以及相关的小分子抑制剂等方面进行综述。

去线性泛素化酶OTULIN促进胃癌细胞的有氧糖酵解及增殖

目的:检测卵巢肿瘤(ovarian tumor,OTU)结构域线性链接特异性去泛素化酶(OTU domain deubiquitinase with linear linkage specificity,OTULIN)在胃癌组织中的表达情况,并探讨敲除OTULIN基因表达对胃癌MKN45和AGS细胞增殖的影响,及可能的作用机制。方法:采用免疫组织化学法检测73例胃癌组织与24例正常胃黏膜组织中OTULIN的表达水平,分析OTULIN表达与胃癌临床病理特征和患者预后的相关性。收集并分析癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)数据库和基因表达综合数据库(Gene Expression Omnibus database,GEO)中的胃癌数据验证上述结论。采用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建敲除OTULIN表达的胃癌MKN45和AGS细胞并用蛋白质印迹法检测基因敲除效率;采用CCK-8法和软琼脂克隆检测敲除OTULIN表达对MKN45和AGS细胞增殖的影响。蛋白免疫沉淀-质谱技术筛选OTULIN和线性泛素分子(INT-Ub.7KR)的共同互作蛋白,发现线性泛素化修饰底物蛋白。利用丙酮酸激酶(pyruvate kinase,PK)活性试剂盒检测敲除OTULIN表达后糖酵解限速酶的活性变化,乳酸定量试剂盒检测乳酸生成情况。最后采用免疫共沉淀及蛋白质印迹法验证OTULIN对底物蛋白线性泛素化作用。结果:免疫组织化学法检测结果显示,OTULIN在胃癌组织中的表达水平明显高于正常胃黏膜组织(P=0.0041),肿瘤组织中OTULIN高表达者生存期较短(P=0.0077)。TCGA和GEO数据库数据分析也显示胃癌组织OTULIN表达水平升高(P<0.05),且OTULIN高表达与患者不良预后相关(P=0.011)。统计结果显示,OTULIN高表达与TNM分期晚密切相关(P=0.0273),预测患者较短生存期(P=0.04)。敲除OTULIN基因可显著抑制胃癌细胞的增殖能力(P均<0.001),降低胃癌细胞中PK活性和乳酸生成水平(P均<0.01)。OTULIN可结合糖酵解途径的多个限速酶并下调它们的线性泛素化水平,包括丙酮酸激酶M1(pyruvate kinase M1,PKM1)和PKM2以及乳酸脱氢酶A(lactate dehydrogenase A,LDHA)和LDHB。结论:胃癌中OTULIN高表达可能是评估患者预后的一个新的生物标志物,OTULIN可能通过下调糖酵解限速酶的线性泛素化修饰,激活胃癌糖酵解途径,促进胃癌发展。

线性泛素化研究进展

线性泛素化是一种新型泛素化修饰方式,不同于赖氨酸介导的多聚泛素化,其主要通过泛素分子的首尾相连对蛋白质进行翻译后修饰,以线性泛素化复合体(LUBAC)作为E3连接酶,参与细胞的抗凋亡、抗病毒作用,以及炎症反应等细胞生命活动。该文主要介绍了线性泛素化的组成、对蛋白质进行修饰的主要方式,其参与调控的体内生理活动信号通路,并讨论了其在肿瘤、自身免疫病等发生发展过程中所起到的表观遗传学调控作用。

去泛素化酶Otulin基因心内膜敲除小鼠模型的构建及表型初步分析

目的构建心内膜条件性敲除去泛素化酶Otulin基因小鼠模型,初步分析该模型小鼠的表型。方法Cre?loxP重组技术构建心内膜条件性Otulin基因敲除小鼠模型;PCR技术明确Otulin基因敲除小鼠的基因型;统计分析敲除小鼠出生情况并观察其生长发育状态:超声监测小鼠心脏功能,全自动血液分析仪测定血液中细胞组分变化,苏木素?伊红(HE)染色评价小鼠各器官组织的病理改变。结果心内膜特异性Otulin基因敲除小鼠模型成功构建;该条件性敲除小鼠可正常交配繁殖,子代基因型比例遵循孟德尔遗传定律;与同窝对照小鼠相比,该条件性敲除小鼠体型较小,体重减轻,脾明显肿大,血液中的炎性细胞数量显著增加,并且心脏组织三尖瓣缺损,心功能衰减。结论成功构建心内膜特异性Otulin基因敲除小鼠模型,该模型小鼠心脏功能受损且有明显的炎症反应。

NF-κB信号通路中LUBAC突变引起自身炎症性疾病的研究进展

“自身炎症性疾病”是一种以早发性全身炎症为特征的多种遗传性疾病,以发热、皮疹、关节痛、关节炎、眼部病变为突出症状[1-2]。核转录因子-κB(nuclear factor-kappa B,NF-κB)是由一种二聚体组成的转录因子,可被多种刺激激活,如促炎细胞因子等,活化NF-κB参与调节天然免疫和适应性免疫的过程,NF-κB调节障碍与各种疾病密切相关。