开发一种简单经济有效的方法来识别关键蛋白质修饰酶的靶标

人类蛋白质在合成后会经历各种化学修饰。这些修饰调节其结构、功能和稳定性。来自 EMBL Grenoble 的 Bhogaraju 小组的研究人员开发了一种新方法来研究一种称为泛素化的关键蛋白质修饰过程。泛素化在多种细胞功能中起着不可或缺的作用，其失调会导致许多人类疾病，包括神经退行性疾病和癌症。

在泛素化过程中，一组称为 E3泛素连接酶的酶将一种称为泛素的小蛋白质附着到其他蛋白质上。反过来，这种标记有助于确定目标蛋白质的命运。泛素化在人类中非常普遍，据估计，每种人类蛋白质在其一生中至少会经历一次泛素化。

泛素化的细胞功能多样性体现在 600 多个人类 E3连接酶基因的存在上，约占人类基因组的 3%。绘制人类 E3 靶蛋白图谱有助于我们了解它们的功能，并最终将其作为治疗靶点。

然而，大量 E3 连接酶及其靶标仍未得到充分表征，原因之一是它们相互作用的瞬时性。目前绘制此类相互作用的方法也非常耗费资源，这限制了它们的使用和可扩展性。

为了解决这个问题，研究各种生理背景下泛素化途径的 Bhogaraju 小组开发了一种简单、经济有效的方法，名为 Ub-POD，可以在人体细胞中快速轻松地直接标记给定 E3 连接酶的靶标。

这项研究最近发表在《科学进展》杂志上，由 Bhogaraju 团队的 EMBO 博士后研究员 Urbi Mukhopadhyay 领导，他找到了一种在细胞内直接用生物素有效标记给定 E3 连接酶的泛素化靶标的方法。这使得靶标可以在稍后使用一种称为定量质谱的技术进行识别。生物素是一种小分子有机化合物，可以生化附着在目标蛋白质上，并用于从混合样本中分离它们。

该方法简单且使用常见化学品，意味着它可以在世界任何地方、任何拥有基本分子生物学设施的实验室中使用。

利用这种方法并作为原理证明，研究人员确定了 E3 连接酶 RAD18 和 CHIP 的新靶点，它们分别与癌症和神经退行性疾病有关。慕尼黑路德维希马克西米利安大学 (LMU) 的 Christian Behrend 实验室是 Bhogaraju 小组的合作者，他们还将这种方法应用于 TRAF6(另一种 E3 连接酶和关键的免疫信号调节剂)，并成功确定了已知和新型底物。

未来，研究团队计划将这种方法应用于所有已知的人类 E3 酶。

“我们相信这将有助于填补激酶蛋白家族和泛素连接酶家族在治疗领域的空白，”EMBL Grenoble 组长 Sagar Bhogaraju 表示。“尽管酶的数量相似，但 FDA 批准的治疗剂中约有 80 种针对激酶，而只有少数药物针对泛素系统。我们开发的方法将有助于扩大 E3 连接酶或其底物作为药物靶标的范围。”