泛素化是一種廣泛存在的蛋白質(zhì)修飾。2014年的研究報道首次指出泛素能被PINK1在其S65位點磷酸化，磷酸化泛素能激活PARKIN，導(dǎo)致線粒體自噬，但對于磷酸化泛素其它的生物學(xué)功能仍不清楚。中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所的研究人員為探究磷酸化泛素（pUb）的其他生物學(xué)功能，進行了更為深入的研究。

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在中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所研究團隊此前的研究中，已發(fā)現(xiàn)泛素單體的S65被磷酸化后，呈現(xiàn)出四種能相互轉(zhuǎn)化的構(gòu)象，解析了每種構(gòu)象的三維結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了這些構(gòu)象的組成比例受pH值調(diào)節(jié)。進一步，利用單分子熒光技術(shù)，發(fā)現(xiàn)泛素單體的構(gòu)象變化還影響到泛素鏈的四級結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致泛素能夠與不同的靶蛋白結(jié)合，執(zhí)行不同的功能。

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在細胞中，不同亞細胞部位有不同的pH值，細胞在不同的生理和病理狀態(tài)下，局域的pH值也發(fā)生變化。在這次研究中，研究人員開展了對磷酸化泛素（pUb）的結(jié)構(gòu)表征。運用核磁共振技術(shù)(NMR)，發(fā)現(xiàn)磷酸化泛素（pUb）在溶液中同時存在舒展態(tài)(relaxedstate)和收縮態(tài)(retractedstate)兩種狀態(tài)并在這兩種結(jié)構(gòu)狀態(tài)之間動態(tài)轉(zhuǎn)換。

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通過對磷的核磁譜的分析，研究人員發(fā)現(xiàn)舒展態(tài)的磷酸根有異常高pKa值。于是，磷酸化泛素（pUb）的兩種結(jié)果狀態(tài)的分布會隨pH的改變而改變:在偏酸性條件下舒展態(tài)居多，在偏堿性條件下收縮態(tài)居多。

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運用單分子熒光(single-molecule?FRET)和小角散射(SAXS)，研究人員進一步發(fā)現(xiàn)以K63和M1方式連接的多聚泛素的四級結(jié)構(gòu)的系綜分布，也會由于S65磷酸化而發(fā)生對pH的相應(yīng)性。

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磷酸化和泛素化是兩種最為常見的蛋白質(zhì)翻譯后修飾，這項研究結(jié)果表明，磷酸化能夠賦予泛素的結(jié)構(gòu)和功能對環(huán)境pH的敏感性，泛素修飾的復(fù)雜性和交互性提示磷酸化泛素在生理、病理條件下信號的多樣性。這一發(fā)現(xiàn)將對生物學(xué)研究產(chǎn)生深遠影響。

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泛素化：泛素化是指泛素分子在一系列特殊酶（如泛素激活酶、結(jié)合酶、連結(jié)酶、降解酶等）的作用下，將細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)進行分類，篩選出靶蛋白分子并對其進行特異性修飾的過程。由于泛素化的多樣性與多價性，泛素化廣泛參與包括細胞增殖、分化、凋亡、自噬、DNA損傷修復(fù)、免疫應(yīng)答等各種生理過程，是近年來生物化學(xué)研究的一個重大成果，已成為新藥開發(fā)的主要方向之一。

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磷酸化：磷酸化是指通過蛋白質(zhì)磷酸激酶將ATP分子中的磷酸基轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)分子特定位點（Ser、Thr、Tyr殘基等）的過程。有研究表明通過多位點的磷酸化修飾，可以調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)之間的相互作用。蛋白質(zhì)磷酸化水平的異常上調(diào)或者下調(diào)和多種疾病如癌癥、糖尿病、代謝綜合癥、阿爾茲海默癥等的發(fā)生密切相關(guān)。因此，研究蛋白質(zhì)磷酸化修飾在多種生物和非生物脅迫領(lǐng)域中的特征對研究蛋白質(zhì)的功能是十分必要的。