NSMB | 贾洪林团队揭示类泛素化蛋白非共价结合新机制

泛素和类泛素蛋白（ubiquitin-like proteins, UBLs）是一种小分子蛋白，参与多种多样的细胞生物学过程，包括蛋白酶体途径和自噬途径的蛋白降解，动植物机体的免疫应答，动植物细胞内的DNA修复以及信号传导等【1,2】。这些小分子蛋白通过异肽键共价结合到底物分子上，从而对底物分子进行修饰【3】。

UBLs和底物共价偶联过程中都需要消耗三磷酸腺苷（ATP）并且依赖于泛素激活酶和泛素偶联酶以及泛素连接酶的作用。目前普遍认为，这样的共价结合机制使得UBLs不需要和各种不同底物间形成相互作用面，从而有利于UBLs和多种底物牢固的结合。但是如果UBLs只有一种底物的时候，就没有必要利用这种消耗能量的共价结合机制进行结合。

中国农业科学院哈尔滨兽医研究所基础免疫创新团队贾洪林课题组同日本东京大学Noboru Mizushima教授以及京都大学、长崎大学等的研究者合作，在原虫中发现了一种类泛素化系统的进化现象。该研究进一步加深了对泛素和类泛素蛋白与底物共价结合的生物学意义的理解。相关研究成果以Evolution from covalent conjugation to non-covalent interaction in the ubiquitin-like ATG12 system为题在线发表在Nature Structural & Molecular Biology上。

研究者在原虫和酵母中发现了这一理论的直接证据。在弓形虫和疟原虫中类泛素蛋白ATG12和ATG5以非共价键的形式结合，但是仍然具有促进自噬相关蛋白ATG8酯化的活性。一些酵母（例如Komagataella phaffii）的ATG12和ATG5也存在类似的非共价结合。

该研究发现了UBLs共价结合向非共价结合作用的进化方式的直接证据，为理解UBLs分子作用机制提供了新的依据。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41594-019-0204-3

制版人：珂

参考文献

1. Kwon, Y. T. & Ciechanover, A. The ubiquitin code in the ubiquitinproteasome system and autophagy. Trends Biochem. Sci. 42, 873–886 (2017).

2. van der Veen, A. G. & Ploegh, H. L. Ubiquitin-like proteins. Annu. Rev. Biochem. 81, 323–357 (2012).

3. Vierstra, R. D. The expanding universe of ubiquitin and ubiquitin-like modifiers. Plant Physiol. 160, 2–14 (2012).