酵母Dcn1蛋白对cullin蛋白类泛素化状态的影响文献综述

1. 文献综述（或调研报告）：

细胞增殖是生命的基本特征, 种族繁衍、个体发育、机体修复都离不开细胞增殖。由细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所经历的过程为一个细胞周期。在这一过程中, 细胞遗传物质复制并均等地分配到2个子细胞中。在所有生物有机体内, 细胞有丝分裂和姐妹染色体分离是高度保守并在时空上受到严格调控的生物学进程[1,2,3]。

有丝分裂染色体分离的忠实性是维持真核基因组稳定的关键,其分离错误将导致肿瘤、神经退行性疾病、唐氏综合症等疾病[1,2]。已知Dcn1是真核细胞中蛋白质类泛素化(neddylation)通路的E3共连接酶;近年基于酵母的研究发现Dcn1缺失细胞株(dcn1△)在有丝分裂(M期)染色体分离出现差错,而且此异常与染色体分离必需蛋白如黏连蛋白cohesin等密切相关，因此解析生理条件下Dcn1与胞内其它蛋白的相互作用具有重要的生物学意义和医学前景[4]。真核细胞cullin蛋白在Neddylation系统中作为脚手架蛋白，复制叉相关的Cul4蛋白极有可能是与Dcn1相互作用的候选cullin蛋白，通过调节染色体黏连的建立与维系来影响M期染色体分离的忠实性[4]。

1类泛素化修饰

Neddylation修饰是由Nedd8 (Neural precursor cell-expressed developmentally down regulated8) 介导的蛋白质修饰过程。Neddylation修饰与泛素化修饰 (Ubiquitination) 类似, 二者都需要在E1活化酶、E2结合酶和E3连接酶的介导下完成。Neddylation修饰调控几乎所有细胞生命活动, 其异常可以导致肿瘤和神经退行性疾病[2]。

而NEDD8是由81个氨基酸编码的蛋白质,它和泛素蛋白(Ubiquitin)具有60%的一致性和80%的相似，在酵母和植物中其同源基因被称为Rub1，它可以产生并且连接到少量的细胞内蛋白质上[5]。NEDD8分子在真核生物中具有十分重要的生物学功能,其序列在真核生物中高度保守[6]。

2类泛素化的基本过程

在类泛素化的反应过程中，它通过共价修饰与底物结合，在这一过程中涉及一系列酶的级联反应，但是参与的酶与泛素化过程并不完全相同[6]。与泛素化相似，NEDD8可以通过其C端第76位的甘氨酸与底物的赖氨酸共价结合。NEDD8的前体分子在其76位的甘氨酸后存在一个或多个残基需要通过C端的水解酶去除，这一反应需要通过UCH-L3催化，这与泛素是相同的[7]。最近发现NEDP1(即DEN1或SENP8)可以起到与UCH-L3相同的作用。成熟的NEDD8分子可以通过其C端的甘氨酸与UBA3半胱氨酸活性位点形成一个高能量的硫酯键，UBA3是NEDD8活化酶(E1) (APPBP1和UBA3组成的异源二聚体)的催化亚单位且具有ATP依赖性。而后，活化的NEDD8被转移到UBC12的半胱氨酸活性位点并形成硫酯键，最后，NEDD8与底物的赖氨酸残基形成异肽键。底物的去Neddylation是由去Neddylation酶介导的，去Neddylation后NEDD8分子重新进入循环。去NEDD8可由COP9信号体(COP9 signalosome,CSN)催化完成[8]。作为细胞内蛋白酶，CSN参与Cullins为基础的泛素连接酶E3的调节，Cullins通常作为SCF泛素连接酶E3的骨架成分。CSN可与CUL1和RBX1/ROC1/ HRT1相互作用，并通过CSN5中JAMM结构域的金属蛋白酶活性将NEDD8/RUB1从CUL1上解离，并参与泛素链的解聚，因此，CSN是以Cullins为基础的泛素连接酶E3的重要调节因子[5,7]。

3类泛素化的相关酶类

Neddylation修饰需要的酶包括E1激活酶、E2结合酶、E3连接酶和去neddylation酶等，已发现参与类泛素化修饰过程的E1激活酶是由APPBP1(Amyloid precursor protein-binding protein 1)和UBA3(Ubiquitin-like modifier activating enzyme 3)组成的异源二聚体[8]；E2结合酶有UBC12和UBE2F[9]；E3连接酶包括Rbx1、Dcn1、Mdm2、SCFFBXO11、c-Cbl等[10]。

3.1 NEDD8活化酶(E1)