揭示線性泛素鏈合成機制方面取得新成果

大鼠elisa定量檢測試劑盒（A）SHARPIN，HOIP，HOIL-1L 蛋白的結構域組成以及 HOIP 的 UBA 結構域結合 SHARPIN 的 UBL 結構域的復合物晶體結構；（B）在 LUBAC 復合物的三種組合方式中，SHARPIN 和 HOIL-1L 可以單獨或協同結合 HOIP，促進底物（E2）的結合，激活 HOIP 的酶活性。
蛋白質的泛素化修飾是一類具有多種效應的蛋白質翻譯后修飾，與眾多的生理過程和疾病密切相關。線性泛素化是一類新型的泛素化修飾，廣泛參與炎癥、抗入侵病原體的選擇性自噬以及先天免疫相關的信號通路。線性泛素鏈組裝復合物（LUBAC）是目前發現的個介導線性泛素鏈合成的 E3 泛素連接酶，由催化亞基 HOIP 和兩個調節亞基 SHARPIN、HOIL-1L 所組成。尤其重要的是，LUBAC 中任何一個亞基的功能缺失會在小鼠模型或人類身上引起炎癥、免疫缺陷甚至胚胎死亡。已有的研究表明，單獨的 HOIP 處于低活性狀態，自身的 UBA 結構域與催化核心區域之間存在自抑制。HOIL-1L 或 SHARPIN 的結合可以激活 HOIP，從而有效地催化線性泛素鏈的合成，但是目前 HOIP 自抑制的結構基礎，以及 SHARPIN 和 HOIL-1L 激活 HOIP 的分子機理依然未知。
近期，*上海有機化學研究所生命有機化學國家重點實驗室潘李鋒課題組成功解析了 HOIP UBA 結構域結合 SHARPIN UBL 結構域的復合物的晶體結構，發現 SHARPIN 與 HOIL-1L 可以同時結合在 HOIP 的 UBA 結構域上的兩個截然不同的位點，既可以單獨、也能協同激活 HOIP 的酶活性。系統的生物化學和酶學實驗研究詳細地揭示了 HOIP 的激活機制：SHARPIN 或 HOIL-1L 的結合，改變了 UBA 結構域和催化核心區的相對取向，從而解除自抑制，并促進底物進入催化核心，加速線性泛素鏈合成。
該工作還清晰地解決了一個在以往研究中存在激烈爭議的基本問題：HOIP 的哪一個結構域直接結合了 SHARPIN？上海有機所研究人員用蛋白質復合物結構和生物化學實驗證實了是 HOIP 的 UBA 結構域，而非 NZF2 結構域與 SHARPIN 結合。SHARPIN 與 HOIL-1L 協同結合 HOIP 還很好地解釋了 LUBAC 復合物在細胞內存在的三種不同組合，以及對應的不同酶活性。該項研究工作以 Structural Insights into SHARPIN-Mediated Activation of HOIP for the Linear Ubiquitin Chain Assembly 為題，在線發表于 Cell Reports（2017, 21, 1–10）。