摘要:泛素（ubiquitin）是真核生物中高度保守的一种由76个氨基酸组成的蛋白质，其与底物蛋白的赖氨酸残基共价结合的过程称作泛素化。泛素化作为一种功能多样的翻译后修饰，几乎参与所有细胞生命活动，其调控异常与肿瘤等重大疾病密切相关［1-3］。泛素化主要由泛素活化酶（E1）、泛素结合酶（E2）、泛素连接酶（E3）和去泛素化酶（DUB）介导的多酶级联反应实现，参与该过程调控的酶有700多种，总数超过磷酸化修饰途径的酶类［4］。泛素可与底物共价结合，形成单泛素化和多聚泛素化修饰。泛素分子中的7个赖氨酸残基（K6、K11、K27、K29、K33、K48和 K63）和 N 末端的甲硫氨酸（M1）残基，均可以形成泛素链，由此形成8种类型的泛素链，部分链型之间还可形成杂合链［5］。底物蛋白除了经典的赖氨酸外，丝氨酸、苏氨酸和半胱氨酸残基也可被泛素化［6-7］，这赋予了泛素化修饰高度的复杂性和特异性。不同类型泛素链和泛素修饰位点对应了不同的“书写器”、“阅读器”和“擦除器”，高度动态可逆地调控泛素密码的生物学功能［8］。泛素化机器作为疾病药物靶点的研究也受到广泛关注，蛋白酶体抑制剂硼替佐米于2003年被FDA批准，是治疗多发性骨髓瘤的一线药物。目前已有6种靶向蛋白酶体的药物获批上市，12种进入临床。更为重要的是，基于泛素-蛋白酶体降解系统开发的靶向蛋白降解的嵌合体（PROTAC）技术，使靶向“难成药靶点”成为可能，已经成为制药行业研究的热点和前沿问题。因此，揭示泛素化修饰机制及其生理和病理功能，对于发展新型的疾病诊疗技术具有重要意义。本期《生物化学与生物物理进展》以“泛素化修饰调控与疾病”为主题，共刊出13篇文章，包括10篇综述论文和3篇研究报告，主要涵盖3个方面的研究进展，分别是：泛素化修饰调控蛋白质稳态的机制、泛素化修饰与疾病治疗、泛素化修饰的识别和靶向技术。
首先，泛素化修饰是蛋白质稳态调控的重要方式之一，泛素-蛋白酶体系统（UPS）是真核细胞内蛋白质降解的主要方式之一。泛素连接酶E3决定了底物识别的特异性，去泛素化酶DUB特异性剪切和加工泛素链，促进泛素分子的循环利用，蛋白酶体负责细胞内大多数蛋白质的降解。但它们如何有机协作控制底物蛋白的命运一直是领域内研究的热点。“泛素化修饰调控蛋白质稳态的机制”部分包括5篇综述和2篇研究报告：针对磷酸化与泛素化修饰的相互作用，季然等总结了泛素蛋白已知的磷酸化修饰位点，梳理了泛素蛋白T12、S57、S65等位点的磷酸化修饰对其生物物理特性带来的改变；姚怡辰等综述了磷酸化和泛素化修饰在TORC1信号通路中的重要作用，为药物靶点的发现提供新思路。针对泛素连接酶的和去泛素化酶的重要作用，周璐等梳理了动植物中COP1泛素连接酶介导的信号转导与蛋白质稳态调控机制；黄彬等探索了线性泛素化连接酶LUBAC介导RabGEF1的线性泛素化修饰；张新等揭示了去泛素化酶USP10通过稳定泛素连接酶Smurf1抑制TGF-β/BMP信号通路的作用，为进一步理解泛素化修饰机制提供了认识；应淑敏等总结了过氧化物酶体的稳态维持与膜接触位点的研究进展，戴炜等综述了原核生物中Pup-蛋白酶体系统的作用机制和生物学功能，并对该系统在生物技术研发中的应用前景进行了展望。
其次，蛋白质泛素化修饰异常是肿瘤等重大疾病发生发展的重要因素，理解泛素化修饰控制和参与疾病进程的功能，对发展疾病治疗策略至关重要。“泛素化修饰与疾病治疗”部分包括4篇综述：曹心怡等探讨了SPOP对前列腺癌（PCa）分层治疗的重要意义，提出在治疗早期对PCa患者进行基因检测，根据分子分型确定不同个性化的分层治疗方案，这可能对改善PCa的预后状况产生有利影响；彭韵桦等分析了靶向蛋白质泛素化修饰在PCa治疗中的机遇与挑战；郑雅文等综述了蛋白质拟素化和去拟素化在肺癌发生发展中的作用，详细介绍了拟素化调节肺癌细胞的生长、存活和肺癌微环境以及免疫反应的功能和机制，进一步探讨了靶向拟素化对肺癌临床治疗的价值。针对神经退行性疾病，贾凤菊等以E3泛素连接酶和DUBs为切入点，综述了蛋白质泛素化和去泛素化修饰参与多巴胺能神经元损伤机制的最新研究进展。
最后，泛素化机器作为疾病药物靶点的研究受到广泛关注，发展基于泛素化机器的靶向技术，将为发展新的疾病治疗药物奠定基础。“泛素化修饰的识别和靶向技术”部分包括1篇综述和1篇研究报告：泛素链的分型检测及动态追踪一直是泛素研究技术上的难点，化学探针作为一类可用于探测活性酶的工具，近期被发展并愈来愈多的用于研究泛素化过程的微观机制，梁家伟等总结了针对泛素化与去泛素化酶的化学探针及其应用，为认识并发展泛素特异的化学探针提供了基础；刘明秋等建立了一种联合Nanoluc技术和荧光分析的PROTAC筛选策略，为PROTAC的开发应用提供新的技术策略。
以上论文选题和内容属于当前泛素化修饰研究领域的前沿进展，希望这些作者的专业视野或研究结果能够为深入理解和认识泛素化修饰在疾病发生发展中的作用和精准靶向提供新的思路和有益参考。

摘要:TORC1是一个在真核生物中高度保守的激酶复合物，能通过感应营养物质、生长因子、能量水平等信号调节细胞代谢水平和生长。TORC1信号通路的失调与代谢紊乱、神经病变、癌症和衰老密切相关。本文比较了酵母细胞及哺乳动物细胞中TORC1的结构与功能，并着重综述了磷酸化和泛素化修饰在TORC1信号通路中的作用。由于磷酸化和泛素化在传导外界信号至TORC1以及调节TORC1下游通路中均发挥重要作用，因此深入研究磷酸化和泛素化对TORC1信号通路的影响，将为药物靶点的发现提供新思路。

摘要:过氧化物酶体是保守存在于真核生物中的一种细胞器，参与多种生化代谢过程，包括脂肪酸β氧化反应、活性氧的产生和降解等。过氧化物酶体在生物发生和应对环境胁迫过程中，通过数量和时空分布的规律性动态变化，实现质量控制，以维持其生化代谢的稳态，从而保持机体的正常生命活动。同时，作为真核细胞的代谢枢纽，过氧化物酶体功能的正常发挥与稳态维持需要与其他细胞器相互协作。过氧化物酶体膜接触位点在过氧化物酶体与各细胞器相互连接和交流中发挥着重要作用。近年来，过氧化物酶体稳态维持机制和膜接触位点的组成和功能成为国内外相关研究的热点，本文对相关研究的进展进行了综述。

摘要:COP1 E3泛素连接酶最初是在植物中作为光形态建成的关键抑制因子被发现和广泛研究的，是植物生长发育和环境适应过程中的核心“开关”。光受体接收外界环境信号后传递给COP1，COP1再靶向调控下游核心转录因子，从而完成光形态建成等生命过程。在哺乳动物中，尽管大部分光受体都消失，但COP1仍在代谢调控和肿瘤发生过程中靶向重要的转录因子。通过比较动植物中COP1调控过程的异同发现，哺乳动物中COP1所感知的上游信号几乎是未知的，其中COP1结合CRL4形成的复合体E3泛素连接酶的组装机制调控仍不清楚。植物中光是其主要能量来源和COP1的主要上游信号，而作为动物的主要能量来源，葡萄糖和相关激素很可能也是动物COP1的上游信号。同时，通过总结医学研究中针对蛋白质泛素化相关过程的丰富靶点和相关药物，可以为植物COP1等E3泛素连接酶的研究提供有效工具。COP1在细胞生命过程调控中至关重要，其功能和作用机制随着进化而产生多样性，尚有待继续深入探究。

摘要:Pup-蛋白酶体系统（Pup-proteasome system，PPS）是原核生物的一种翻译后蛋白质修饰降解体系，在去酰胺酶（deamidase of Pup，Dop）和蛋白酶体辅助因子A（proteasome accessory factor A，PafA）两种酶的作用下，原核生物类泛素蛋白（prokaryotic ubiquitin-like protein，Pup）可以标记靶蛋白，并介导靶蛋白经蛋白酶体降解。在分枝杆菌中PPS参与氧化应激、营养缺乏、热激、DNA损伤等多种应激反应，并在金属离子稳态调控、毒素-抗毒素系统（toxin-antitoxin system，TA system）的调节以及抵抗宿主免疫等过程中发挥作用。PPS与结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis，Mtb）的持留性和致病性直接相关，因此PPS中的PafA、Dop和蛋白酶体均是抗结核药物开发的新靶点，筛选针对PPS的小分子抑制剂将成为新型抗结核药物研发的一个新途径。此外，PafA催化的蛋白质Pup化被应用于生物技术的研发，形成了一种新的邻近标记技术——基于Pup化的邻近标记技术（pupylation-based interaction tagging，PUP-IT），应用于蛋白质相互作用的研究。本文综述了Pup-蛋白酶体系统的作用机制及其生物学功能研究的进展，并探讨了该系统在抗结核药物和生物技术研发中的应用前景。

摘要:泛素化是存在于真核生物中一种重要的翻译后修饰过程，参与调控包括蛋白质降解在内的多种生命活动。实现这一调控过程需要将一个由76个氨基酸组成的泛素蛋白共价连接到底物蛋白上。同时，泛素本身也存在多种翻译后修饰，包括泛素化、磷酸化、乙酰化等，进一步丰富了泛素的修饰类型，决定了底物蛋白不同的命运。近年来，伴随着第65位丝氨酸磷酸化泛素蛋白参与调控线粒体自噬这一突破性进展，泛素蛋白其余磷酸化位点的功能研究也获得越来越多的关注。本文根据目前已有的国内外研究和报道，总结了泛素蛋白已知的磷酸化修饰位点，梳理了泛素蛋白第12位和66位苏氨酸、第57位和65位丝氨酸等位点的磷酸化修饰对其生物物理特性带来的改变，并对相应修饰位点所涉及的生物学功能调控进行了综述。

摘要:目的 验证RabGEFl（Rab guanine nucleotide exchange factor 1）为线性泛素化修饰的新底物。方法 在pEF6/Myc-His C载体中克隆人RabGEF1基因。通过免疫共沉淀（Co-IP）实验验证RabGEFl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RabGEFl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。

摘要:目的 探究生理条件下去泛素化酶USP10调控的关键信号通路及分子机制。方法 利用GEO2R和Metascape对Usp10^+/+和Usp10^-/-新生小鼠肾组织基因芯片（GSE198574）差异表达基因和通路富集分析，使用免疫印迹实验和免疫组化技术检验核心转录因子的表达情况；进一步利用免疫印迹检测该信号通路，并通过基因芯片和免疫组化分析候选分子的表达情况；使用免疫共沉淀（Co-IP）和GST-pull down实验验证USP10与候选分子的相互作用，通过泛素化实验明确USP10对底物分子的调控机制；利用免疫印迹检测细胞增殖、凋亡相关蛋白p21、Cleaved-caspase 3的表达情况，使用CCK-8和克隆形成实验分析USP10对细胞增殖的影响。结果 Usp10^-/-新生小鼠肾组织中TGF-β/BMP通路激活，USP10在小鼠体内缺失后导致Smad泛素相关因子1（Smurf1）蛋白质水平降低，Smad1/5蛋白质水平上调，却不影响它们的转录水平；机制上，USP10与Smurf1存在相互作用，并依赖其去泛素化酶活性去除Smurf1多聚泛素化。Usp10敲除后促进细胞周期蛋白依赖性激酶抑制蛋白p21表达上调，并抑制细胞的增殖能力。结论 USP10通过去泛素化并稳定Smurf1，抑制TGF-β/BMP信号通路，从而维持小鼠组织器官和细胞增殖稳态。

摘要:前列腺癌（prostate cancer，PCa）已经成为男性第二大常见癌症，并且随着人口老龄化的不断发展，PCa的发病率和死亡率也呈现上升的趋势，其发生发展的机制也较为复杂。雄激素受体（androgen receptor，AR）信号通路的过度激活不仅促进去势抵抗性前列腺癌（castration-resistance PCa，CRPC）的发生，还对耐药性的产生起了关键作用。目前的治疗手段较为有限且伴随较多的不良反应，因此随着精准靶向治疗的不断发展，需要寻找新的治疗方案来提高疗效。已有大量研究证明，E3泛素连接酶斑点型痘病毒蛋白（speckle-type POZ protein，SPOP）与AR存在密切的相互作用关系，从而对PCa的发生发展起重要作用。因此本文将结合近年的研究论文，阐述SPOP的基本结构与功能，总结SPOP突变对PCa的影响，并从SPOP出发探讨对PCa进行分层治疗的可能性。SPOP发生突变后，可显著影响AR信号相关的通路、DNA损伤应答、免疫应答等的正常生理功能，产生不同的病理状况；而在SPOP野生型的状况下，也会发生其他基因融合事件，致应激反应蛋白失衡等病理状况，进而诱导PCa的发生发展。因此，在治疗早期对PCa患者进行基因检测，根据分子分型确定不同的个性化分层治疗方案，这可能对改善PCa的预后状况产生有利影响。

摘要:前列腺癌是中国发病率增长最快的男性肿瘤，抗雄激素治疗耐药是导致前列腺癌患者预后差的主要原因。因此，解决耐药性难题是前列腺癌转化研究的关键问题。哺乳动物细胞利用泛素-蛋白酶体系统实现蛋白质的靶向降解。因此，前列腺癌中关键的癌基因如雄激素受体（AR）的上游泛素化调控因子（如去泛素化酶）是潜在的治疗靶点。然而，这些酶具有较广的底物谱系，存在脱靶的可能性。近来，基于泛素-蛋白酶体系统开发的蛋白质降解靶向嵌合体（proteolysis-targeting chimeras，PROTAC）技术是最具前景和革命性的新型抗癌药物研发技术，能够利用特定E3泛素连接酶对靶蛋白进行降解而不影响其他底物。与传统小分子抑制剂相比，PROTAC分子在克服耐药性以及针对不可成药的靶点方面拥有巨大优势。目前，针对AR的PROTAC降解剂已在II期临床取得了成功，靶向蛋白质泛素化及降解途径的新技术将有望为前列腺癌的临床治疗带来新的突破。

摘要:中脑黑质多巴胺能神经元特异性损伤和α突触核蛋白聚集的分子机制是帕金森病 （Parkinson’s disease，PD）研究领域亟待解决的问题。蛋白质异常聚集很大程度上是由于泛素-蛋白酶体系统（ubiquitin-proteasome system，UPS）功能障碍引起的。蛋白质泛素化由一系列泛素化酶级联反应促进，并受去泛素化酶（deubiquitylases，DUBs）的反向调节。泛素化和去泛素化过程异常导致蛋白质异常聚集和包涵体形成，进而损伤神经元。近来研究报道，蛋白质的泛素化和去泛素化修饰在PD的发病机制中发挥重要作用。E3泛素连接酶促进蛋白质的泛素化，有利于α突触核蛋白的清除、促进多巴胺能神经元的存活、维持线粒体的功能等。DUBs可以去掉底物蛋白质的泛素化修饰，抑制α突触核蛋白的降解，调控线粒体的功能和神经元内铁的稳态。本文以E3泛素连接酶和DUBs为切入点，综述了蛋白质泛素化和去泛素化修饰参与多巴胺能神经元损伤机制的最新研究进展。

摘要:蛋白质拟素化是一种类似于泛素化的翻译后修饰，由NEDD8活化酶E1（NAE）、NEDD8耦联酶E2（UBE2M或UBE2F）和NEDD8连接酶E3三种酶催化组成的级联反应。Cullin家族蛋白是拟素化修饰的生理性底物，Cullin的拟素化修饰激活Cullin-RING连接酶（CRLs），CRLs是最大一类E3泛素连接酶家族，介导了其中约20%蛋白质的泛素化降解来调节许多生物过程，包括细胞周期调控、DNA损伤修复、细胞生长、代谢、存活、自噬、迁移和免疫逃逸等。去拟素化过程则是通过特异性的去拟素化酶将拟素分子NEDD8从底物蛋白上水解并移除，释放至细胞中以维持拟素化的动态平衡。NEDD8和拟素化修饰的催化酶在多种癌症中高表达或活性上调，导致CRLs的过度激活，催化许多抑癌蛋白质的降解，从而促进肺癌细胞的增殖与存活以及肺肿瘤的发生发展。蛋白质拟素化修饰已被证实是有希望的癌症靶点。同样地，多种去拟素化酶在肺癌中高表达，其改变也与多种恶性肿瘤的发生发展密切相关，亦是潜在的肿瘤治疗重要靶点。本综述主要聚焦于拟素化及去拟素化通路在肺癌细胞中表达水平的改变，如何调节肺癌细胞的生长、存活和肺癌微环境和炎症免疫反应以及在肺癌发生发展中的作用。了解驱动癌症发生、发展和转移的关键分子机制，提出通过靶向拟素化和去拟素化修饰各重要组件来作为肺癌治疗手段，为临床肺癌的治疗提供新的思路。

摘要:蛋白质泛素化对真核细胞内几乎所有生理过程都具备调控作用。新的泛素化与去泛素化酶的发现、功能机制研究及相关化学分子干预是该领域的重要科学命题。针对泛素化与去泛素化酶的化学探针开发促进了人们对于蛋白质泛素化的形成、募集、信号传导及脱除过程中所涉及生化事件的理解。本文总结了近年来针对泛素化与去泛素化酶化学探针的发展，归纳了不同类型探针的化学结构及合成方法，并讨论了它们的各类应用，包括筛查泛素依赖的信号传导系统、监控泛素相关酶活性、辅助泛素相关的识别和催化过程的分子机制解析等。

摘要:目的 为了从一系列旨在降解靶蛋白的化合物中筛选出高效的蛋白质水解靶向嵌合体（PROTAC），本文建立了一个稳定的高通量PROTAC筛选方法。方法 Nanoluc荧光素酶有LgBiT和HiBiT两个亚基组成，通过将HiBiT标签与mCherry（红色荧光蛋白）、目的蛋白、Halo标签融合表达，LgBiT与GFP（绿色荧光蛋白）融合表达，利用GFP与mCherry的共定位情况可直观评价Nanoluc荧光素酶的组装情况，而通过监测Nanoluc的活性可以指示目的蛋白的含量。利用慢病毒包装系统构建稳定过表达GFP-LgBiT和HiBiT-mCherry-Target-Halo的细胞系，使用可募集Halo标签融合蛋白被Cul2-Rbx1-EloBC-VHL复合体降解的HaloPROTAC3诱导HiBiT-mCherry-Target-Halo降解，进一步利用蛋白质免疫印迹（Western blot）、Nanoluc荧光素酶活性分析系统和流式细胞术分别评价HaloPROTAC3诱导底物降解的效率。结果 HaloPROTAC3高效降解HiBiT-mCherry-Target-Halo，并呈现浓度和时间依赖性。结论 本文建立了一种联合Nanoluc技术和荧光分析的PROTAC筛选策略，用HaloPROTAC3作为阳性对照，可以快速评价PROTAC分子使底物蛋白被降解的效率，实现对PROTAC的“优化选择”或者“优中选优”，为最终PROTAC的开发应用提供保障。