- 综述部分
1. 背景介绍
蛋白质降解是维持细胞内环境稳定的关键，蛋白质的异常累积可能导致包括癌症在内的多种疾病[1,2]。细胞内分解外源蛋白主要由无需消耗能量的蛋白酶如胰蛋白酶等完成，而消化内源性蛋白质则需要消耗ATP，这个过程主要由泛素蛋白酶体系统(ubiquitin proteasome system，UPS)来完成[3]，通过促进蛋白质泛素化和降解，该系统可以调节一系列的细胞生物学过程。
USP介导的蛋白降解由两个分开的步骤组成[4,5]：首先底物蛋白由一个泛素蛋白(单泛素化)或多个泛素分子（多聚泛素化）标记，而后泛素化底物随后被26S蛋白酶复合体降解。具体来说，蛋白质泛素化的第一步是三个连续的酶反应（图一），首先是泛素激活酶（E1）首先水解ATP,将一个泛素分子腺苷酸化，接着，泛素被成功转移到E1的活性中心的半胱氨酸残基上，并伴随着第二个泛素分子的腺苷酸化，然后，被腺苷酸化的泛素分子接着被转移到泛素结合酶（E2）的半胱氨酸残基上，最后，高度保守的泛素连接酶（E3）识别特定的需要被降解的靶蛋白，并催化泛素分子从E2上转移到靶蛋白上，这之后就是第二步被26S蛋白酶复合体降解。
图1. 蛋白质泛素化酶反应。步骤①E1 酶催化的依赖 A TP 供能的泛素（U b）活化。步骤②泛素分子转移到 E2 酶。步骤③E3 酶识别要降解的靶蛋白，E2 酶 - 泛素复合物与靶蛋白结合。步骤④E3 酶释出泛素标记的蛋白质并使泛素分子标记从 E2 酶转移到靶蛋白。步骤⑤重复步骤④使靶蛋白与多个泛素结合，即所谓的靶蛋白的多泛素化。步骤⑥蛋白酶体识别多泛素化的靶蛋白，泛素分子脱落而靶蛋白进入蛋白酶体被降解为小肽。
在该连续酶反应过程中，泛素连接酶E3催化泛素级联反应的最后一步，是将结合到转移酶E2上的泛素转移到目标蛋白上，使目标蛋白的一个赖氨酸与泛素的羧基端的一个甘氨酸通过异构肽键连接。人类基因组编码了600多种E3连接酶[5]，其中cullin-RING E3连接酶(CRL)复合体家族最大[6]，包括CRL1、CRL2、CRL3、CRL4A、CRL4B、CRL5、CRL7、CRL9等8个成员。斑点型锌指结构蛋白（speckle type POZ protein, SPOP）作为CRL3的代表，用于招募底物的重要衔接蛋白，在肿瘤发生中的双重作用而被广泛关注[7]。
2. 靶点结构
1997年，Nagai和他的同事首次发现了SPOP[8]，其结构如图2所示，SPOP蛋白包括一个N端的MATH结合域，一个插入的BTB/POZ结合域，一个BACk结合域，一个3-box结合域和一个C端核定位信号区[9,10]。
- MATH结合域在选择性识别和招募底物中起着关键作用[9]，并且大多数突变位于这一区域。该结合域专门识别作为特殊SPOP-Binding (SB)基序的底物的短线性基序。与此相对,底物蛋白需要先决SPOP结合5-残基基序phi;-pi;-S-S/T-S/T的存在,被称为SPOP-Binding共识(SBC)[11]。
此外，BTB结构域主要参与SPOP的二聚化和Cul-3结合。具体来说, BTB域中10个氨基酸残基组成的一个alpha;3-beta;4循环是该种结合的关键所在[12]。BACK结合域则充当第二个位置来调节二聚作用[10]。
此外,3-box域是一组由延伸过BTB结合域的alpha;螺旋，也促进SPOP-Cul-3的相互作用。BTB和BACK域的二聚界面与Cterminus独立工作，形成高阶SPOP寡聚物[24]，进而可以通过增加底物的亲和度与E2酶的有效浓度来增加E3连接酶的活性[13]。
