真核细胞可以通过多种途径降解蛋白质。其中最重要的一个是泛素-蛋白酶体途径。它帮助细胞以高度特异性的方式消除错误折叠、受损或不必要的细胞质蛋白。
在该通路中,靶蛋白首先被称为泛素的小蛋白标记。一系列酶执行靶蛋白的泛素化 - E1(泛素激活酶)、E2(泛素结合酶)和 E3(泛素连接酶)。所有这三种酶的协同作用有助于将泛素分子共价连接到靶蛋白上。
蛋白酶体是一种大的多亚基蛋白酶,因此可以通过识别靶蛋白上的泛素链来区分健康蛋白和靶蛋白。一旦蛋白酶体识别出泛素链,它就会展开靶蛋白并最终降解它。然后将底物蛋白的剩余肽释放到胞质溶胶中进行进一步加工。
蛋白质的靶向破坏对细胞的健康至关重要,泛素-蛋白酶体途径的任何改变都可能导致疾病。例如,如果错误折叠的蛋白质没有被降解,它们会在细胞质中形成蛋白质聚集体。这种蛋白质聚集体可导致突出的神经退行性疾病,例如帕金森病、亨廷顿病和阿尔茨海默病。
相反,泛素-蛋白酶体途径的过度质量控制也可能导致疾病。例如,错误折叠但部分功能的氯离子通道的破坏会导致囊性纤维化,这是一种危及人类生命的疾病。
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