泛素與蛋白質(zhì)降解先看一道試題：研究發(fā)現(xiàn)，細胞中一些不需要的蛋白質(zhì)是通過泛素（一種多肽）調(diào)節(jié)被降解的。對于人體一些不需要的致病蛋白質(zhì)，泛素分子會主動與之“擁抱”，繼而再在這些蛋白質(zhì)上留下“親吻”標(biāo)記，被標(biāo)記的蛋白質(zhì)很快就會運送到一種稱為蛋白質(zhì)酶體的復(fù)合物中被降解掉。下列分析不合理的是（

）A.泛素和被標(biāo)記的死亡蛋白質(zhì)的合成都受DNA控制B.泛素分子的合成在核糖體，泛素降解在蛋白質(zhì)酶體C.細胞質(zhì)和細胞核中都存在能夠降解蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)酶體D.蛋白質(zhì)酶體具有酶的催化活性，催化斷裂的化學(xué)鍵是肽鍵【答案】B【解析】根據(jù)題目信息：泛素是一種多肽，其合成受DNA控制，A合理；泛素這種多肽的合成在核糖體上進行，蛋白質(zhì)酶體的降解具有專一性，只降解被泛素標(biāo)分子，B不合理；不論細胞質(zhì)和細胞核都存在不需要的致病蛋白質(zhì)，它們都需要在標(biāo)記后被蛋白質(zhì)酶體降解，因此C合理；蛋白質(zhì)酶體具有降解致病蛋白質(zhì)的功能，降解是在酶的催化下把蛋白質(zhì)分解的過程，因此，蛋白質(zhì)酶體具有酶的催化功能，其催化斷裂的化學(xué)鍵是肽鍵。這道試題以泛素與蛋白質(zhì)的降解為情景考查蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和降解。教材中沒有介紹。那么，什么是泛素？如何參與蛋白質(zhì)降解？泛素（ubiquitin）是一類真核細胞內(nèi)廣泛存在的小分子蛋白質(zhì)，大小為76個氨基酸殘基。泛素間可以通過酶促反應(yīng)相互連接，進而介導(dǎo)靶蛋白降解。泛素之于蛋白，如“死亡之吻”一般，它將信號傳送給蛋白酶，決定了哪些蛋白會被“消滅”，降解為小肽。2004年，美國著名的生物化學(xué)家歐文·羅斯（IrwinAllanRose）與以色列科學(xué)家阿龍·切哈諾沃（AaronCiechanover）、阿夫拉姆·赫什科（AvramHershko）因發(fā)現(xiàn)了泛素調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)降解共同獲得諾貝爾化學(xué)獎。

蛋白質(zhì)構(gòu)成了一切有生命的事物，在過去的幾十年中，科學(xué)家們已經(jīng)在闡釋細胞如何生成各種不同的蛋白質(zhì)方面獲得了許多突破，但蛋白質(zhì)是如何分解的問題卻沒有太多的人來關(guān)注。

生物體內(nèi)存在著兩類蛋白質(zhì)降解過程，一種是不需要ATP提供能量的，比如發(fā)生在消化道中的降解，這一過程只需要蛋白質(zhì)降解酶參與；另一種則需要ATP提供能量，它是一種高效率、指向性很強的降解過程。這如同拆樓一樣，如果大樓自然倒塌，并不需要能量，但如果要定時、定點、定向地拆除一幢大樓，則需要炸藥進行爆破。

“蛋白質(zhì)的定向拆除”

從80年代初開始，三位獲獎?wù)呔屯ㄟ^一系列研究，找出了蛋白質(zhì)分解的秘密。細胞就像一個高效的檢查站，蛋白質(zhì)在這里以驚人的速度完成合成和分解。一種由76個氨基酸構(gòu)成、被稱為“泛素”的多肽就是主宰蛋白質(zhì)分解的“上帝之手”。它就像是一個標(biāo)簽，被貼上標(biāo)簽的蛋白質(zhì)如同接受了“死神之吻”，等待被送往細胞中的“垃圾站”——蛋白質(zhì)降解體，在那里被切成片段，最終摧毀。最神奇的是，作為標(biāo)簽的泛素僅僅充當(dāng)一個押送員，一旦蛋白質(zhì)到達蛋白質(zhì)降解體，它就會自動分離開來，從而重新被利用。

由泛素調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)分解過程對于生命體非常重要。細胞中合成的蛋白質(zhì)并非個個都是優(yōu)等品，通常而言，約有30%的新合成蛋白質(zhì)會因為無法通過“質(zhì)量檢查”而被銷毀。如果這個分解過程出現(xiàn)了問題，比如銷毀過多的新生蛋白質(zhì)，或讓不良蛋白質(zhì)未經(jīng)檢查而過關(guān)，就會誘發(fā)疾病。

一種稱為“基因衛(wèi)士”的P53蛋白質(zhì)可以抑制細胞發(fā)生癌變，但如果對P53蛋白質(zhì)的生產(chǎn)把關(guān)不嚴(yán)，就會導(dǎo)致人體抑制細胞癌變的能力下降，誘發(fā)癌癥。事實上，在一半以上種類的人類癌細胞中，這種蛋白質(zhì)都產(chǎn)生了變異。泛素調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)降解在生物體中如此重要，因而對它的開創(chuàng)性研究也就具有了特殊意義。泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)降解過程（1）E1酶負責(zé)激活泛素分子。這種反應(yīng)需要ATP能量。

（2）泛素分子被激活后就被運送到E2酶上，E2酶負責(zé)把泛素分子綁在需要降解的蛋白質(zhì)上。

（3）E3酶能辨認需要被銷毀的蛋白質(zhì)。當(dāng)E2酶攜帶著泛素分子在E3酶的指引下接近指定蛋白質(zhì)時，E2酶就把泛素分子綁在指定蛋白質(zhì)上。

（4）E3酶把指定蛋白質(zhì)運送到細胞內(nèi)的一種稱為蛋白酶體的結(jié)構(gòu)中。

（5）E3酶根據(jù)綁在指定蛋白質(zhì)上的泛素分子標(biāo)簽決定接受并降解這種蛋白質(zhì)。

（6）經(jīng)過蛋白酶體的處理，蛋白質(zhì)就被切成由7至9個氨基酸組成的短鏈。蛋白酶體

較大的多亞基復(fù)合體，中央有20s亞基組成的圓柱體和19s亞基組成的圓柱體的蓋子；圓柱體和蓋子形成完整的26s蛋白酶體；蛋白酶體途徑是胞漿和細胞核以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中蛋白質(zhì)的普遍降解途徑。

一個人類細胞中大約含有3萬個蛋白酶體，這些蛋白酶體形成一種桶狀結(jié)構(gòu)可以將蛋白質(zhì)降解成7至9個氨基酸長度的小肽。

例、細胞周期受到一系列功能蛋白的調(diào)控。如p53蛋白是一種由抑癌基因控制的蛋白質(zhì)，可以判斷DNA損傷的程度。若損傷小，該蛋白能促使DNA自我修復(fù)；若DNA損傷大，則誘導(dǎo)細胞凋亡。蛋白激酶CDK2被周期蛋白CyclinE激活后促進細胞由G1期進入S期；蛋白激酶CDK1被周期蛋白CyclinB激活后促進細胞由G2期進入M期。下列有關(guān)敘述正確的是（

）A．抑制p53蛋白基因的表達，則細胞不能分裂B．p53蛋白可使DNA受損的細胞分裂間期縮短C．抑制CyclinB基因的表達可使細胞周期停滯在G2/M交界處D．CyclinE可能與細胞內(nèi)染色質(zhì)螺旋化和紡錘體的形成密切相關(guān)解析：

p53蛋白是一種由抑癌基因控制的蛋白質(zhì)，抑制p53蛋白基因的表達，則細胞分裂更旺盛，A錯誤；p53蛋白可使DNA受損的細胞分裂間期延長，B錯誤；蛋白激酶CDK1被周期蛋白CyclinB激活后促進細胞由G2