結構生物化學/酶調節/泛素化
泛素 (Ub) 是一種由 76 個氨基酸組成的蛋白質，它標記蛋白質供蛋白酶體降解。它存在於所有真核細胞中，並參與各種訊號通路，包括細胞週期、內吞作用、轉錄、DNA 修復、訊號轉導、細胞凋亡和免疫反應。透過泛素降解的蛋白質是調節蛋白。Ub 啟用酶 (E1)、Ub 結合酶 (E2) 和 Ub 連線酶 (E3) 在蛋白質泛素化中至關重要，泛素化最常以其透過 26S 蛋白酶體執行受控蛋白質降解的能力而聞名。然而，泛素化不僅可以誘導蛋白質降解，還可以控制蛋白質行為，調節亞細胞定位並調節蛋白質之間的相互作用。泛素修飾可以發出不可逆的蛋白水解事件（如透過 Lys48 降解）和可逆的非蛋白水解事件的訊號。非蛋白水解事件利用透過 Lys6 或 Lys63 連線的單泛素和多泛素鏈。
E1 透過其活性位點中發現的半胱氨酸與泛素的羧基末端甘氨酸之間的硫酯鍵來激活泛素。現在被啟用的泛素透過轉酯化轉移到 E2。E3 將帶泛素的 E2 和相關底物帶到一起，以促進泛素羧基末端甘氨酸與底物或連線到蛋白質的泛素上的 ε-氨基之間形成異肽鍵。
E3 是負責底物特異性的，這與相對於 E1 和 E2 而言數量較多的 E3 有關。
泛素透過使用來自 ATP 的能量，透過共價形成異肽鍵來附著到蛋白質上。泛素通常處於非活性狀態，但 Ub 啟用酶 (E1) 將 Ub 的羧基連線到其巰基上。該酶結合一個 ATP 啟用的 Ub 複合物，其中 Ub 向 E1 上的半胱氨酸殘基的轉移形成硫酯鍵並釋放 AMP。然後 Ub 被轉移到 Ub 結合蛋白 (E2)，最後該蛋白複合物被 Ub 蛋白連線酶 (E3) 識別。E3 酶識別 N 末端殘基，這些殘基發出降解蛋白質的訊號。然後，該複合物結合特定蛋白質和 E2-Ub 複合物，促進 Ub 的轉移以標記蛋白質。
用 Lys48 連線的多泛素鏈標記的蛋白質被 26S 蛋白酶體的 19S 帽識別，並最終被降解。這些蛋白酶由一個 20S 催化亞基和一個 19S 調節亞基組成。19S 調節亞基通常會阻斷對 20S 亞基活性位點的進入。19S 亞基僅識別和結合泛素化的分子，從而調節 20S 催化核心進行的降解。調節複合物發揮作用需要六種 ATP 酶：ATP 水解可能導致 19S 亞基發生構象變化，這種構象變化被傳遞到 20S 亞基，從而使活性位點可用於底物結合。
20S 亞基由兩個外部 7 個亞基環（α 環）和兩個內部 7 個亞基 β 環組成。β 亞基包含 N 末端蘇氨酸，其羥基被啟用以攻擊肽的羰基。讓人聯想到絲氨酸蛋白酶，這些蘇氨酸殘基也形成醯基酶。降解透過 19S 調節單元的異肽酶去除泛素分子來完成。然後釋放這些泛素分子以標記更多蛋白質。
翻譯後修飾是調節泛素化的一個方法。這些修飾包括磷酸化、氧化、SUMO 化、乙醯化和NEDD 化。磷酸化在底物上為 E3 建立結合位點，氧化與泛素化靶向相關，SUMO 化阻斷泛素化位點，乙醯化與泛素化競爭泛素化位點的修飾，而NEDD 化透過增加泛素化 E2 的親和力來提高 E3 的活性。
去泛素化酶 (DUB) 也在泛素化調節中發揮作用。這些酶本質上撤銷了 E2 和 E3 的作用。DUB 的例子包括泛素 C 末端水解酶 (UCH) 和泛素特異性加工蛋白酶 (UBP)。UCH 水解泛素的羧基末端酯鍵和醯胺鍵。UBP 拆解多泛素鏈。
單泛素化是一種調節修飾，它是轉錄、組蛋白功能、內吞作用和膜轉運的促成因素。它充當內吞受體和溶酶體靶向的訊號。這些都是獨立於蛋白酶體的機制。Lys63 連線的多泛素化參與 DNA 修復、應激反應、內吞作用和訊號轉導的訊號傳導。具有不同連線的多泛素鏈發出不同的訊號。
由於泛素是一種酶和蛋白質調節系統，因此標記錯誤會導致各種疾病。幾種神經系統疾病，如青少年和早髮型帕金森病、亨廷頓病和其他慢性神經系統疾病，與泛素蛋白連線酶 (E3) 的錯誤或活性降低及其後果有關：泛素和蛋白酶體二元組無法去除受損或功能失常的蛋白質會導致聚集和路易小體 - 神經元內蛋白質的聚集，這些蛋白質會取代正常的功能細胞成分。
病毒和其他入侵病原體可能會不適當地激活泛素系統以破壞免疫反應，例如在 HPV 中，導致腫瘤或其他疾病的形成。
APC - 促分裂相促進複合物/環狀體
SCF - Skp1-Cdc53/Cu11-F-盒蛋白
生物化學 第 6 版，Berg 等人。
泛素系統：人類疾病的發病機制和藥物靶向，Ciechanover, Schwartz; http://www.elsevier.com/framework_aboutus/pdfs/ciechanover01.pdf
進入位置：蛋白質泛素化的催化機制，Passmore, Barford; http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1224133/pdf/14998368.pdf
泛素化實地指南，Fang, Weissman; http://springerlink.metapress.com/content/tgl62jj9uyt19d2f/fulltext.pdf