最新合作研究闡述泛素鏈結合的協同效應模式

　　近日，美國PLoS ONE雜志發表了中科院上海生命科學研究院生化與細胞所胡紅雨課題組的研究論文。該論文闡述了III型脊髓小腦共濟失調癥相關蛋白ataxin-3（AT3）中的串聯泛素結合模體（ubiquitin-interaction motif，UIM）的構象變化和UIM與泛素鏈結合的協同效應。

　　UIM是一類擁有泛素結合和促進泛素化功能的短肽序列。UIM存在于許多不同類型的蛋白質中，其氨基酸序列高度保守。除了與單泛素（mono-Ub）結合外，UIM還能夠與多泛素鏈（poly-Ub）結合。AT3是一種含有多聚谷氨酰胺（polyQ）的蛋白質，其polyQ附近有兩個相連的UIM序列（UIM12），對于結合泛素和促進底物泛素化有著十分重要的作用。

　　宋愛新博士等人利用核磁共振的方法，解析了UIM12在自由狀態和結合泛素狀態下的溶液結構，每一個UIM模體都由一個a-螺旋組成。當UIM12處于自由狀態時，這兩個螺旋之間沒有固定的取向，而當結合了泛素后，這兩個螺旋便形成了典型的螺旋－環－螺旋（helix-loop-helix）的折疊構象。核磁共振動態學數據也顯示，當UIM12結合了泛素后，兩個螺旋間的連接部分變得更為剛性。通過核磁共振化學位移干擾（CSP）和等溫滴定量熱（ITC）實驗，發現UIM12比單獨的UIM1、UIM2與泛素的結合力更強；而與結合單泛素相比，UIM12更傾向于結合通過K48或K63連接的二泛素鏈，并且兩個UIM之間的連接部分對于UIM12與二泛素鏈的結合起著重要作用。

　　這些證據表明，UIM12的連接區域通過構象和動態性質的變化，使兩個UIM模體以協同效應的方式與單泛素或二泛素鏈結合，這也許與蛋白質識別不同類型的多泛素鏈和泛素化底物有關。

　　該項研究與上海藥物所林東海課題組合作完成，工作得到了國家科技部、基金委、中國科學院的經費支持。