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泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system,UPS)是真核生物体内降解蛋白质的主要途径。而泛素化的发生是通过E1-E2-E3三个酶所催化的级联反应实现的,其中泛素连接酶E3直接与底物蛋白相互作用,促进泛素分子从E2到底物蛋白之间的转移,从而决定了待降解蛋白的特异性。现在已知的E3家族中,CRL(cullin-RINGE3 1igase)型泛素连接酶在进化上高度保守且种类最多。其中,SCF型泛素连接酶是研究得最多、也最为清楚的一类CRL,它由支架蛋白 Cullin1(Cul1)、RING(Really Interesting New Gene)蛋白 Rbx1、接头蛋白 Skp-1 和底物募集蛋白F-box protein组成。Cul1蛋白C-端的保守赖氨酸位点可以被类泛素小分子Nedd8(Neural precursor cell Expressed Developmentally Down-regulated protein 8)修饰,从而激活CRLs。之前的研究提出这样一个模型,SCF的活性受到neddylation/de-neddylation循环的调控,在这一模型中起核心作用的是CSN(COP9 signalosome)复合体介导的Cul1去Nedd8修饰功能和Cand-1(Cullin-AssociatedandNeddylation-Dissociated 1)对去Nedd8修饰之后的Cul1 的保护。但是后来,人们发现这个模型虽然可以解释Cul1的neddylation/de-neddylation循环悖论,但是在最近几年的研究中却受到了质疑,因此SCF活性调控的机制以及参与这一调控的新的因子仍然有待研究。本课题以粗糙脉孢菌为研究材料,发现Cul1的neddylation位点突变菌株(cul1K722R)与CSN保守亚基敲除菌株(csn-1KO、csn-2KO、csn-4KO、csn-5KO、csn-6KO和csn-7KO)的表型非常相似,尽管在这两种菌株中Cul1的Nedd8修饰状态完全相反,这暗示在细胞内维持一个恰当的Cul1Nedd8/Cul1(没有Nedd8修饰的Cul1 占Cul1总量的大多数)对于SCF泛素连接酶活性的重要性。通过诱导表达不能发生Nedd8修饰的Cul1蛋白Cul1K722R将csn突变体中的高Cul1Nedd8/Cul1降低到野生型菌株中的状态,能够救回csn突变体的表型缺陷,包括菌丝生长缓慢、分生孢子形成节律紊乱、不能感受外界光照和温度刺激以及温度敏感等等。体内蛋白质降解数据显示,这些大量的没有Nedd8修饰的Cul1K722R蛋白能够稳定csn突变体中因Cul1高neddylation修饰状态而导致泛素化降解的F-box蛋白,使后者重新组装成有功能的SCF泛素连接酶促进底物的泛素化降解,从而救回csn的表型缺陷。我们还发现,绝大部分没有Nedd8修饰的Cul1会与Skp-1-F-box蛋白形成复合体(而不是与Cand-1相互作用),并且Cul1与Skp-1之间的相互作用被完全破坏之后,诱导表达Cul1K722R蛋白将不能稳定F-box蛋白,也不能救回csn突变体的缺陷表型,这证明Cul1与Skp-1-F-box之间的相互作用对于稳定F-box蛋白的重要性。最后我们提出,没有Nedd8修饰的Cul1是参与neddylation/de-neddylation循环的新的重要因子,它通过与Skp-1-F-box形成复合体来稳定F-box蛋白,从而在细胞内维持一定水平的底物识别亚基,这将有利于SCF泛素连接酶的快速组装和激活,促进底物蛋白的有效降解。本研究发现了没有Nedd8修饰的Cul1蛋白在细胞内的新功能,为SCF泛素连接酶的动态组装提供了一种新的调控机制。