細胞通過一套復雜的系統(tǒng)來控制和清除有缺陷的、多余的蛋白，從而避免它們損傷機體?，F(xiàn)在，來自德國和以色列的研究人員發(fā)現(xiàn)了參與這一至關(guān)重要過程的某個酶的新功能。利用酵母細胞作為模式生物，研究人員證實特殊因子Cue1，不僅是蛋白質(zhì)降解裝置中一個組件的受體和激活子，還確保了給缺陷蛋白標記上降解分子標簽。
蛋白質(zhì)是生物體細胞中的分子機器。不同類型的蛋白質(zhì)執(zhí)行著大量不同的功能：它們將物質(zhì)輸送到目的地，抵御病原體，確保細胞內(nèi)的化學反應(yīng)等等。許多的蛋白質(zhì)是在稱作為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（endoplasmic reticulum，ER）的細胞器中生成，隨后折疊，然后再被運送至它們的目的地。
一些蛋白只是為某一特定的、有時間限制的效用所需，它們的目的一旦實現(xiàn)就必須將這些蛋白質(zhì)降解。并且錯誤也常常會發(fā)生在蛋白質(zhì)生成和折疊的過程中。缺陷蛋白質(zhì)沒有功能，甚至可能損害生物體。由此，也必須將它們降解。
因此，細胞通過一套復雜的系統(tǒng)來處理這些有缺陷、多余的蛋白質(zhì)。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，存在有一個稱之為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)蛋白降解（ER-associated degradation，ERAD）的特殊蛋白質(zhì)降解過程。這一系統(tǒng)包含有大量的酶，它們協(xié)同作用確保了給缺陷蛋白標記上泛素分子。這一過程就稱之為泛素化（ubiquitylation）。4-6個一連串的分子充當了降解信號。標記著這樣一條分子鏈的蛋白質(zhì)被運送至蛋白酶體，在那里被分解。
這種泛素-蛋白酶體系統(tǒng)普遍存在于所有的真核細胞中。它是zui復雜的細胞系統(tǒng)之一，可保護機體避免發(fā)生嚴重疾病。缺陷蛋白逃避這一系統(tǒng)會引發(fā)諸如阿爾茨海默氏癥、帕金森氏病、亨廷頓氏病、囊性纖維化或糖尿病等嚴重疾病。以色列理工學院的Aaron Ciechanover教授發(fā)現(xiàn)了這一保護性的程序，由于這一成果他與Avram Hershko教授以及Irwin Rose共同分享了2004年的諾貝爾化學獎。
有幾種酶必須協(xié)同作用，才能促使將泛素鏈添加到缺陷蛋白上。其中一些酶錨定在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膜上，其他一些酶，例如Ub7則在細胞內(nèi)自由地游動。一個稱之為CUE1的因子，自身錨定在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，負責招募Ubc7，將其護送到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上其他的酶處。為了做到這一點，它通過一個結(jié)構(gòu)域來特異性結(jié)合Ub7。此外，這一因子另外還有一個稱作為CUE的結(jié)構(gòu)域。德國Max Delbrück分子醫(yī)學中心的Katrin Bagola博士和Thomas Sommer教授，與以色列理工學院的Michael Glickman教授和Ciechanover教授，一同在酵母細胞中研究了CUE1的功能。
重要的聯(lián)結(jié)
CUE結(jié)構(gòu)域是一個泛素結(jié)合結(jié)構(gòu)域（ubiquitin-binding domain ,UBD）。UBDs與特定的泛素模式結(jié)合。例如，它們可以識別出是否有一個或是更多個的泛素分子添加到了蛋白上，各個泛素分子在泛素鏈中是如何連接到一起的。這種泛素模式?jīng)Q定了哪種泛素結(jié)構(gòu)域與哪些蛋白質(zhì)結(jié)合，由此決定了蛋白質(zhì)隨后的命運。
直接影響分子鏈的形成——蛋白質(zhì)降解信號
德國Max Delbrück分子醫(yī)學中心的和以色列理工學院的研究人員多年來一直開展緊密的合作，他們證實Cue1因子的CUE結(jié)構(gòu)域結(jié)合到了泛素鏈上。這些泛素鏈是單個的泛素分子通過特殊的組件而連接到一起，它們隨后充當了蛋白質(zhì)的降解信號。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)，CUE結(jié)構(gòu)域還直接影響了泛素鏈的長度：如果缺失CUE結(jié)構(gòu)域，或是突變導致功能受限，泛素鏈的形成速度會減慢，長度變短。顯然，CUE結(jié)構(gòu)域穩(wěn)定了這一泛素鏈，使得其他的泛素分子能夠更容易被添加上。
在酵母細胞中，研究人員發(fā)現(xiàn)Cue1的CUE結(jié)構(gòu)域以這樣的方式，實際上影響了ERAD系統(tǒng)降解蛋白質(zhì)的效率。研究人員懷疑，CUE結(jié)構(gòu)域有可能特異性地用于處理與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合的蛋白。它們似乎對于可溶性蛋白質(zhì)的降解沒有影響。“我們的研究結(jié)果表明，泛素結(jié)合域還可能調(diào)控了泛素鏈的形成。直到現(xiàn)在，我們才了解這一從前未知的功能，”研究人員說。
