揭示N-豆蔻?；鞍踪|(zhì)量控制機(jī)制

泛素-蛋白酶體系統(tǒng)（ubiquitin-proteasome system, UPS）是細(xì)胞實現(xiàn)選擇性蛋白降解的主要途徑。E3泛素連接酶是這種系統(tǒng)中特異性的主要決定因素，這種特異性被認(rèn)為是通過選擇性識別底物蛋白中的特定蛋白降解子（degron）基序來實現(xiàn)的。然而，人們識別這些蛋白降解子并將它們與其相關(guān)的E3連接酶匹配在一起的能力仍然面臨重大挑戰(zhàn)。

人們早就知道蛋白的穩(wěn)定性受其N-末端氨基酸殘基的影響，并且在過去三十年中大量的研究工作已描述了一系列N-端規(guī)則（N-end rule）途徑，這些途徑通過N-末端的蛋白降解子基序讓其所在的蛋白遭受降解。

近期，美國哈佛醫(yī)學(xué)院的Itay Koren、Stephen J. Elledge及其團(tuán)隊開發(fā)出全局蛋白穩(wěn)定性-多肽組（Global Protein Stability- peptidome）技術(shù)，并利用它描繪了一組位于蛋白C-末端的蛋白降解子。在一項新的研究中，這些研究人員采用這種方法探究了人類N-末端組（N terminome）的穩(wěn)定性，從而允許他們以一種無偏見的方式重新評估他們對蛋白降解子途徑的理解。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2019年7月5日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“A glycine-specific N-degron pathway mediates the quality control of protein N-myristoylation”。

對人類N-末端組的穩(wěn)定性分析取得兩項重大發(fā)現(xiàn)：UBR家族E3連接酶的擴(kuò)展庫包括以在一個完整的起始蛋氨酸之后的精氨酸和賴氨酸開始的底物；更值得注意的是，位于N-末端的甘氨酸能夠充當(dāng)一種強(qiáng)大的蛋白降解子。

這些研究人員建立了人胚胎腎293T報告細(xì)胞系，在這種細(xì)胞系中，帶有一種稱為N-末端甘氨酸的蛋白降解子的不穩(wěn)定肽與綠色熒光蛋白（GFP）融合在一起，隨后進(jìn)行CRISPR篩選以鑒定出所涉及的降解機(jī)制。這些篩選鑒定出兩種由相關(guān)的底物銜接蛋白ZYG11B和ZER1定義的Cul2 Cullin-RING E3連接酶復(fù)合物，而且這兩種復(fù)合物冗余地作用于具有N-末端甘氨酸的目標(biāo)底物，從而讓它們被蛋白酶體降解。此外，通過對作為例子加以說明的底物進(jìn)行飽和誘變，他們確定了由ZYG11B和ZER1特異性識別的優(yōu)選N-末端甘氨酸蛋白降解子的組成。

這些研究人員發(fā)現(xiàn)優(yōu)選的N-末端甘氨酸蛋白降解子從后生動物蛋白質(zhì)組的天然N末端移除，這表明蛋白經(jīng)過進(jìn)化后避免通過這種途徑進(jìn)行降解，但在經(jīng)過注釋的半胱天冬酶（caspase）切割位點上強(qiáng)烈富集。對位于所有已知的半胱天冬酶切割位點下游的N-末端肽開展的穩(wěn)定性分析證實了Cul2ZYG11B和Cul2ZER1可在凋亡過程中對蛋白水解切割產(chǎn)物的移除作出重大貢獻(xiàn)。

最后，這些研究人員確定了ZYG11B和ZER1在N-豆蔻酰化蛋白（N-myristoylated protein）質(zhì)量控制中的作用。N-豆蔻?；且环N重要的翻譯后修飾，僅在N-末端甘氨酸上發(fā)生。通過在不存在N-肉豆蔻?；D(zhuǎn)移酶NMT1和NMT2的情況下分析人N-末端組的穩(wěn)定性，他們發(fā)現(xiàn)未經(jīng)歷N-豆蔻?；磻?yīng)的蛋白底物會暴露出它的N末端甘氨酸蛋白降解子，不然這些蛋白降解子會被遮擋住。因此，讓甘氨酸蛋白降解子有條件地暴露于ZYG11B和ZER1中，從而可以允許對已逃避N末端豆蔻?；漠惓５鞍走M(jìn)行選擇性蛋白酶體降解。

綜上所述，這些數(shù)據(jù)表明另外一種以N-末端甘氨酸為中心的N-末端蛋白降解子途徑調(diào)節(jié)后生動物蛋白質(zhì)組的穩(wěn)定性。Cul2ZYG11B和Cul2ZER1介導(dǎo)的通過N-末端甘氨酸蛋白降解子進(jìn)行的蛋白降解可能在清除細(xì)胞凋亡過程中由半胱天冬酶切割產(chǎn)生的蛋白水解片段和N-豆蔻酰化蛋白的質(zhì)量控制中起著特別重要的作用。