泛素化途径

这是一般蛋白质降解的一般泛素化途径，首先，在ATP供能的情况下，泛素的C末端与非特异性泛素激活酶E1的半胱氨酸残基共价结合，形成E1-泛素复合体。E1泛素复合体再将泛素转移给另一个泛素结合酶E2。E2则可以直接将泛素转移到靶蛋白赖氨酸残基的ε-氨基团上，在通常情况下，靶蛋白泛素化需要一个特异的泛素蛋白连接酶E3。当第一个泛素分子在E3的催化下连接到靶蛋白上以后，另外一些泛素分子相继与前一个泛素分子的赖氨酸残基相连，逐渐形成一条多聚泛素链。然后，泛素化的靶蛋白被一个相对分子质量很大的称为proteasome的蛋白质复合体逐步降解。多聚泛素也将解聚为单个泛素分子，重新被利用。

细胞周期各个时相的过渡需要细胞周期蛋白（细胞周期蛋白cyclin、细胞周期依赖激酶CDK, 及CDKs抑制蛋白等）其他蛋白质的降解,而这些蛋白的降解又与泛素化途径密不可分，因此泛素化途径与细胞周期有着十分密切的关系。

泛素(ubiquitin)是一种存在于大多数真核细胞中的小蛋白。它的主要功能是标记需要分解掉的蛋白质，使其被水解。当附有泛素的蛋白质移动到桶状的蛋白酶的时候，蛋白酶就会将该蛋白质水解。泛素也可以标记跨膜蛋白，如受体，将其从细胞膜上除去。泛素76个氨基酸组成，分子量大约8500道尔顿。它在真核生物中具有高度保留性，人类和酵母的泛素有96%的相似性，只差三个氨基酸。C-terminal是GG β-Grasp 需要被蛋白酶体降解的蛋白质会先被连接上泛素作为标记，即蛋白质上的一个赖氨酸与泛素之间形成共价连接。这一过程是一个三酶级联反应，即需要有由三个酶

闭锁小带（zonula occludens）又称紧密连接。它是由网格样的封闭索（sealing strand）连接而成的。封闭索是由相邻细胞膜内连接起来的膜蛋白构成。它是闭锁小带的封闭成分，由两排蛋白质颗粒紧密粘着、状似拉链，且不留细胞间隙。封闭索之间的细胞间隙约为

10-15nm。

闭锁小带具有封闭细胞间隙的作用，是阻碍物质扩散的屏障，使细胞和外部的体液分隔。闭锁小带在细胞层内具有透性屏障（permeability barrier）的功能，如小肠肠腔内保留大量的内含物，通过上皮细胞层选择性地输送营养物质，经过细胞间隙后再进入血液。经两组不同的特异性细胞膜进行运送，一组膜是位于上皮细胞的顶端表面，使分子泵入细胞内；另一组膜是位于细胞的基部和两侧，称基侧面，使分子从细胞的基侧面泵出。泵送过程有一定的方向，从细胞顶端泵入的分子不能扩散到细胞的基侧面，而从细胞的基侧面泵出的分子也不能扩散到细胞的顶端。这样，闭锁小带可以防止输送的分子漏出到肠腔，发挥透性障体的功能。

蛋白酶体(proteasomes) 是在真核生物和古菌中普遍存在的，在一些原核生物中也存在的一种巨型蛋白质复合物。在真核生物中，蛋白酶体位于细胞核和细胞质中。蛋白酶体的主要作用是降解细胞不需要的或受到损伤的蛋白质，这一作用是通过打断肽键的化学反应来实现。

从结构上看，蛋白酶体是一个桶状的复合物，包括一个由四个堆积在一起的环所组成的“核心”（右图中蓝色部分），核心中空，形成一个空腔。其中，每一个环由七个蛋白质分子组成。中间的两个环各由七个β亚基组成，并含有六个蛋白酶的活性位点。这些位点位于环的内表面，所以蛋白质必须进入到蛋白酶体的“空腔”中才能够被降解。外部的两个环各含有七个α亚基，可以发挥“门”的作用，是蛋白质进入“空腔”中的必由之路。

酶体的形式是26S蛋白酶体，其分子量约为2000kDa，包含有一个20S核心颗粒和两个19S 调节颗粒。核心颗粒为中空结构，将剪切蛋白质的活性位点围在“洞”中；将核心颗粒的两端敞开，目的蛋白质就可以进入“洞”中。核心颗粒的每一端都连接着一个19S调节颗粒，每个调节颗粒都含有多个ATP酶活性位点和泛素结合位点；调节颗粒可以识别多泛素化的蛋白质，并将它们传送到核心颗粒中。除了19S调节颗粒外，还存在另一种调节颗粒，即11S 颗粒；11S调节颗粒可以以类似于19S颗粒的方式与核心颗粒结合；11S颗粒可能在降解外源肽（如病毒感染后产生的肽段）上发挥作用。

20S核心颗粒

不同的生物体中，20S核心颗粒中亚基的数量和差异性都有所不同；就亚基数量而言，多细胞生物比单细胞生物要多，真核生物比原核生物多。所有的20S颗粒都由四个堆积的七元环所组成，这些环结构则是由两种不同的亚基构成：α亚基为结构性蛋白，而β亚基则发挥主要的催化作用。外部的两个环，每个环都含有七个α亚基，一方面作为调节颗粒的结合部，另一方面发挥“门”的作用，阻止蛋白质不受调控地进入核心颗粒的内部。内部的两个环，每个环都含有七个β亚基，且包含蛋白酶活性位点，用于蛋白质水解反应。蛋白酶体的在古菌（如Thermoplasma acidophilum）中，所有的α亚基和所有的β亚基是等同的；而真核生物的蛋白酶体（如酵母）中，每个亚基都不相同，即α和β亚基都含有七种不同的亚基。

19S调节颗粒

真核生物中的19S颗粒是由19个蛋白质组成的，并可以被分成两个部分：一个由10个蛋白质组成的可以与20S核心颗粒上的α环直接结合的基底，和一个由9个蛋白质组成的结合多泛素链的盖子。其中，10个基底蛋白质中的6个具有ATP酶活性。19S和20S颗粒的结合需要ATP先结合到19S颗粒上的A TP结合位点。ATP的水解对于蛋白酶体降解一个连接泛素的折叠的蛋白质是必不可少的，而A TP水解所产生的能量主要是用于蛋白质的去折叠、核心颗粒的孔道开放还是两者皆有，则还不清楚。

11S调节颗粒

20S核心颗粒也可以与第二种调节颗粒，即11S颗粒相结合。11S调节颗粒又被称为PA28或REG。它是七聚体结构，不包含任何ATP酶，能够促进短肽而不是完整的蛋白质的降解。这可能是因为由11S颗粒与核心颗粒所组成的复合物无法将大的底物去折叠。11S颗粒的调控机制与19S颗粒的机制类似，是通过其亚基的C末端结合核心颗粒，并诱发α环发生构象变化，从而打开20S核心颗粒的“门”，使得底物蛋白质可以进入核心颗粒。11S颗粒的表达受γ干扰素的诱导，并且负责与免疫蛋白酶体的β亚基一起生成结合到主要组织相容性复合体上的肽段。