蛋白泛素化修飾先看一道試題：泛素（Ub）是一種小分子蛋白質，大部分真核細胞都含有這種蛋白質。泛素能與細胞中需要降解的蛋白質結合，這個過程被稱為蛋白質泛素化，其過程如圖1所示（E1、E2和B表示不同的酶分子，ATP脫去一個焦磷酸PPi形成AMP即腺苷—磷酸）。泛素化蛋白被細胞內蛋白酶體識別，然后被水解。泛素蛋白最后一個氨基酸是甘氨酸，這個氨基酸的羧基與需降解蛋白質多肽鏈內部R基團上的氨基脫水縮合。泛素蛋白通過這種方式與需降解蛋白連接。兩個泛素蛋白之間的連接方式與這種方式相似，泛素蛋白第48個氨基酸是賴氨酸，這個氨基酸R基上的氨基與另一個泛素蛋白最后一位的甘氨酸的羧基脫水縮合，如此形成需降解蛋白與多個泛素的復合體（圖2為甘氨酸和賴氨酸的化學結構式）。被四個以上泛素標記的蛋白質會被蛋白酶體識別。蛋白質會被蛋白酶體降解成短肽。降解過程中，泛素也被水解下來，形成單個泛素蛋白，再用于另一個蛋白質分子的泛素化。被泛素標記后，再被定向清除。據此回答問題：（1）蛋白質泛素化過程是酶E1、E2、E3接力催化完成的。其中______（填“E1”、“E2”或“E3”）酶具有多種類型，做出此判斷的理由是______。（2）繪圖表示甘氨酸羧基與賴氨酸R基上的氨基脫水縮合后，所形成的物質的化學結構式______。這一物質______（填“屬于”或“不屬于”）二肽。（3）泛素降解途徑在生物體生命活動過程中的意義是______（多選）。A．降解細胞不需要的蛋白質B．調節細胞內蛋白質的種類和數量C．調整細胞功能D．利于細胞產生適應環境的定向變異解析：（1）蛋白質泛素化過程是酶E1、E2、E3接力催化完成的，由圖可知，E3識別并結合帶有泛素的E2和需降解蛋白，即E3需要識別各種空間結構不同的、需降解的蛋白質，所以與E1、E2相比，E3的空間結構應具有多樣性。

（2）氨基酸生成二肽，就是兩個氨基酸分子中與碳原子直接相連的氨基和羧基脫去一個水分子，故甘氨酸羧基與賴氨酸R基上的氨基脫水縮合后，所形成的物質不屬于二肽，其化學結構式為。

（3）通過泛素降解能降解細胞不需要的蛋白質；調節細胞內蛋白質的種類和數量，從而調整細胞功能，所以泛素降解途徑在生物體生命活動過程中具有重要的意義。

答案：

（1）E3

因為E3需要識別各種空間結構不同的、需降解的蛋白質，所以E3的空間結構應具有多樣性

（2）；不屬于

（3）ABC此題以蛋白質泛素化過程為情境考查蛋白質的結構與功能。那么，什么是蛋白質泛素化？泛素化是指泛素分子在一系列特殊的酶作用下，將細胞內的蛋白質分類，從中選出靶蛋白分子，并對靶蛋白進行特異性修飾的過程。泛素化作為蛋白翻譯后修飾的方式之一，不僅參與蛋白質的降解，在調節細胞功能方面也發揮著重要作用，它使蛋白質的結構更為復雜，功能更為完善，調節更為精細，作用更為專一。泛素化修飾概念泛素(Ub,ubiquitin)：一類低分量的蛋白質，普遍存在于真核細胞中，故名泛素，具有高度保守性，從酵母到人僅相差3個氨基酸。它的主要功能是標記待分解的蛋白。當被泛素標記的蛋白質移動到蛋白酶時，會發生蛋白質水解。泛素也可標記跨膜蛋白，如受體，將其從細胞膜上除去。泛素由76個氨基酸組成，分子量大約8500Da。泛素間連接方式：泛素具有7個賴氨酸殘基（K6，K11，K27，K29，K33，K48，K63）和一個甲硫氨酸殘基（M1）。泛素之間主要通過賴氨酸殘基和甲硫氨酸殘基進行各種連接。由此產生的泛素鏈產生一定的拓撲結構，可通過對蛋白底物進行修飾并決定底物的功能。泛素化：泛素分子在一系列酶作用下，對靶蛋白進行特異性修飾的過程。泛素化修飾過程泛素化是可逆的，依賴ATP并且通過3種泛素化酶的協同作用:E1泛素激活酶、E2泛素結合酶和E3泛素連接酶，產生一系列催化反應所致。據估計人基因組編碼2種E1、大約40種E2和超過600種E3。①泛素與E1連接活化：泛素甘氨酸端的羧基連接到泛素活化酶E1的巰基，這個步驟需要以ATP作為能量，最終形成一個泛素和泛素活化酶E1之間的硫酯鍵。②泛素與E2結合：E1將活化后的泛素通過交酯化過程交給泛素結合酶E2。③泛素通過E3與目標蛋白連接：泛素連接酶E3將結合E2的泛素連接到目標蛋白上，當蛋白上已經存在泛素的時候，結合了E2的泛素可以直接連接在其上而不通過E3。E3泛素化連接酶具有特異性，其中E3泛素化連接酶決定靶蛋白的特異性識別，目前在人體中發現了三百多種E3。最終，被標記的蛋白質被蛋白酶分解為較小的多肽、氨基酸以及可以重復使用的泛素。圖1.泛素化修飾過程泛素化類型單泛素化——在一個底物蛋白殘基上添加一個泛素分子。多泛素化——將一個泛素分子添加到多個底物殘基中。

根據泛素與底物的連接位點，目前有9種方式的泛素化，包括M1,K6，K11，K27，K29，K33，K48，K63,G76。不同方式的泛素化調控不同的功能。其中，與蛋白酶體降解相關的泛素化為K48。盡管K11或K29連接的泛素鏈和其它多種非泛素化修飾也可以發揮蛋白酶體信號的功能，但K48連接的泛素鏈是最普遍的蛋白酶體靶點信號。同時K4