Methods in Enzymology：Ubiquitin-dependent Protein Degradation

作者：Mark Hochstrasser（编者）

索书号：Q55/M592/V. 619/2019/Y

ISBN: 978-0-12-818667-1

藏书地点：武大外教中心

细胞中的蛋白质错误折叠与一系列疾病有关，包括癌症、心血管疾病、二型糖尿病和许多神经退行性疾病。因此，研究异常折叠蛋白被运输和清除的细胞通路(“蛋白质质量控制”)对机制和治疗都有重要意义。大多数错误折叠蛋白的清除涉及到一个或多个泛素分子的共价附着，然而，泛素化蛋白的确切命运有很大的不同，这取决于泛素链中存在的连接。

泛素介导的蛋白降解是一种关键的细胞防御机制，可以检测和清除缺陷蛋白。蛋白质质量控制降解的主要细胞内位点是内质网(ER)，术语为ER相关降解或内质网相关降解(ERAD)。内质网(ER)相关蛋白降解(ERAD)消除错误折叠的蛋白，确保通过分泌途径的蛋白正确折叠和加工，这对减少内质网应激至关重要。所有的ERAD途径包括一个被称为逆转录的蛋白质转运过程，泛素化的错误折叠底物从内质网中提取，并由胞质26S蛋白酶体降解。尽管逆转录易位是ERAD的组成部分，但其过程在很大程度上仍是模糊的。最近，大量的发现为蛋白质运输的新途径提供了关键的机制洞见。利用酵母菌成分的体内和体外检测技术的发展促进了这些进展。酵母的ERAD由三个Ub-蛋白结合复合物组成，根据E3 Ub-蛋白连接酶组分Hrd1、Doa10和位于核膜(NE)的Asi复合物命名。这些ER/NE膜相关的环型E3连接酶与E2结合酶Ubc7和必需的Ubc7辅助因子Cue1合作识别和泛素化缺陷蛋白。Ubc7与其同源的E3 ub-蛋白连接酶的环状结构域相互作用可促进Ubc7与Ubc7的异肽类(酰胺)Ub-Ub键的形成。每个异肽键是由Ubc7连接的活化Ub转移到受体Ub的赖氨酸侧链上形成的。多个Ub转移反应形成一个poly-Ub链，该链以偶联蛋白为目标，使其被蛋白酶体降解。

在溶酶体的发现近70年之后，以及发现泛素作为一种特定的“死亡的标志”大约四十年之后，蛋白质的周转调控，其失调所带来的疾病，以及针对此的药物开发这几个领域在迅速发展。最近报道了泛素系统的催化臂26S蛋白酶体被自噬-溶酶体机制降解，这一过程需要蛋白酶体特异性泛素化，并随后被穿梭蛋白p62/SQSTM1识别。研究26S蛋白酶体的修饰、识别位点、吞噬需要显微镜、亚细胞分离、“经典生物化学”和蛋白质组学。

26S蛋白酶体是一种多亚基ATP依赖的多肽酶复合物，介导真核生物中大多数受调控的蛋白降解。蛋白酶体在催化过程中经历几次协调构象变化，激活底物加工，并在底物降解过程中耦合不同功能的酶活性。了解底物相互作用和单个ATP结合事件对这些构象变化的影响是目前蛋白酶体功能研究的主要瓶颈。20S蛋白酶体是一个大型的多亚基蛋白分解机器，是细胞内蛋白质降解的中心。它存在于三大类生物中，在古细菌和真核生物中普遍存在。自其发现以来，许多研究人员利用多种结构生物学方法来帮助理解其结构与功能关系。作者特别关注天然质谱(MS)方法在20S蛋白酶体结构研究中的应用。天然质谱是一种检测完整蛋白质组合的方法，不会干扰控制整体结构的非共价相互作用。这种方法非常适合于揭示给定样本的内在异质性，并提供对蛋白质组合的组成、化学计量学、亚基结构和拓扑结构的洞察力。

《酶学研究方法：泛素依赖的蛋白质降解》一书于2019年由ACADEMIC PRESS出版，作者是Mark Hochstrasser。

《酶学研究方法：泛素依赖的蛋白质降解》一书中，专家研究人员介绍了细胞内的泛素-蛋白酶体系统(UPS)相关的机制与最新的研究方法，讨论的主题主要包括ERAD中蛋白质逆转录易位的分析，出芽酵母菌错误折叠蛋白清除的检测方法，监测内核膜蛋白质转换的方法，酵母菌Ubc7体外酶活性的解剖分析，哺乳动物ER相关降解的遗传分析方法，为DNA复制操纵蛋白质水平的双重系统和细胞周期相关的研究，改造二硫交联来测量26S蛋白酶体的构象变化，古细菌中泛素样蛋白连接和蛋白酶体功能的测定，结构质谱方法研究20S蛋白酶体，测定泛素化和蛋白质稳定性的单分子方法，蛋白酶体相关的USP14底物降解和去泛素化活性的体外分析，泛素和ESCRT途径调控膜运输的研究方法，哺乳动物和果蝇模型中泛素化靶标的检测，秀丽隐杆线虫自噬体膜蛋白LGG-1/LC3的免疫印迹法分析，监测应激诱导的26S蛋白酶体在哺乳动物细胞中的自噬吞噬和降解。《酶学研究方法：泛素依赖的蛋白质降解》一书从各个方面讲解了泛素介导的蛋白降解途径相关的机制与最新的研究方法，旨在为想要研究泛素化蛋白降解机制的研究人员提供专业方法的介绍以及方法技术指导。

《酶学研究方法：泛素依赖的蛋白质降解》一书作为生物化学专业研究读物，观点新颖独到，内容饱满详实、语言浅显易懂，除此之外，还包括一些其他的特点：

1、本书概述了泛素介导的蛋白降解途径，主要介绍了几种常用的模式生物中的泛素-蛋白酶体系统(UPS)及两种主要蛋白酶体（20S蛋白酶体和26S蛋白酶体）和泛素介导的蛋白降解途径参与的细胞过程与其在细胞中的重要功能。本书讨论了许多泛素-蛋白酶体机制相关的前沿或改良的技术方法，如芽生酵母菌中定量链接特异性泛素化和错误折叠蛋白清除的方法，从酵母、大鼠肝脏和人类细胞中分离内源性20S蛋白酶体的以质谱为导向的原生方案，使用不同仪器平台的原生质谱方法在复合物结构研究中的适用性，在体外测试蛋白酶体相关的USP14活性的底物降解和去泛素化的方法，基于荧光的APC/C催化的体外泛素化反应和26S蛋白酶体催化的泛素依赖降解反应的单分子成像，检测发生在体内的泛素化事件的技术，此外还提供了两种详细的方案和工具来研究泛素化依赖的酵母膜转运机制。

2、每个部分都分为很多的小章节，每个章节都是由相关领域的专业人士所撰写，因此，本书讲解既详细又专业，我们能够从中了解到泛素介导的蛋白降解途径相关的机制与最新的研究方法以及最新的前沿进展。

总的说来，《酶学研究方法：泛素依赖的蛋白质降解》一书为想要了解细胞内的泛素-蛋白酶体系统(UPS)相关的机制与最新研究方法的研究人员提供了清晰的导读路径，作为生物化学领域的一本前沿研究图书，是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。

本书目录：

撰稿者名单

前言

第1章 ERAD中蛋白质逆转录易位的分析

Sonya Neal, Sascha H. Duttke, Randolph Y. Hampton

第2章出芽酵母菌错误折叠蛋白清除的检测方法

Rahul S. Samant, Judith Frydman

第3章监测内核膜蛋白质转换的方法

Pei-Ling Tsai, Chenguang Zhao, Christian Schlieker

第4章酵母菌Ubc7体外酶活性的解剖分析

Bayan Mashahreh, Yuval Reiss, Reuven Wiener, Tommer Ravid

第5章哺乳动物ER相关降解的遗传分析方法

Dara E. Leto, Ron R. Kopito

第6章为DNA复制操纵蛋白质水平的双重系统和细胞周期相关的研究

Néstor García-Rodríguez, Helle D. Ulrich

第7章改造二硫交联来测量26S蛋白酶体的构象变化

Randi G. Reed, Robert J. Tomko

第8章古细菌中泛素样蛋白连接和蛋白酶体功能的测定

Xian Fu, Zachary Adams, Julie Maupin-Furlow

第9章结构质谱方法研究20S蛋白酶体

Gili Ben-Nissan, Shay Vimer, Mark Tarnavsky, Michal Sharon

第10章测定泛素化和蛋白质稳定性的单分子方法

Jason Hon, Ying Lu

第11章蛋白酶体相关的USP14底物降解和去泛素化活性的体外分析

Srinivasan Muniyappan, Byung-Hoon Lee

第12章泛素和ESCRT途径调控膜运输的研究方法

Evan L. Guiney, Lu Zhu, Richa Sardana, Scott D. Emr, Matthew G. Baile

第13章哺乳动物和果蝇模型中泛素化靶标的检测

Elena Maspero, Valentina Fajner, Janine Weber, Simona Polo

第14章秀丽隐杆线虫自噬体膜蛋白LGG-1/LC3的免疫印迹法分析

Alexander Springhorn, Thorsten Hoppe

第15章监测应激诱导的26S蛋白酶体在哺乳动物细胞中的自噬吞噬和降解

Victoria Cohen-Kaplan, Ido Livneh, Yong Tae Kwon, Aaron Ciechanover

胡萌欣武汉大学生命科学学院博士