众所周知，蛋白质是生命活动的物质承担者。蛋白质的参与是各种生命活动得以进行的基础，从作为生物化学反应催化剂的酶，参与信号转导的小分子蛋白质，到参与有机体生理构成的蛋白质，蛋白质的身影在生命体的各类活动中随处可见。不同的生命活动需要不同的蛋白质参与，随着参与生命活动的不同，作为承担者的蛋白质，其组成序列、结构形态也千差万别，数量繁多的活动也就对应着恒河沙数的蛋白质。在这不可胜数的蛋白质之中，本实验聚焦于泛素这种蛋白质。

泛素（Ubiquitin,Ub）是一种高度保守的小分子蛋白质，分子量为8.45ku，由76个氨基酸序列组成，基本参与了真核细胞所有的生理活动。1975年首次从小牛的胰脏中分离出来，随后在除细菌外的许多不同有机体和组织中被发现，因而被冠以“泛”字（来源于拉丁文ubique，英文意思为everywhere）。在真核细胞中，当四个以上泛素与底物蛋白以共价键结合后，这个被标记的蛋白会输送到26S蛋白酶处，并快速降解。在后续研究中相关研究发现，泛素不仅参与蛋白质的降解，而且还在DNA修复、基因转录调控、信号转导、调控细胞周期以及某些疾病的发病机理中占据重要位置。(2010)(黄新敏, 张艳霞 et al. 2010)

1.1泛素组成概述

泛素是一类由76个氨基酸序列组成的分子量较小的蛋白质，在各种真核生物中普遍存在。从不同生物中得到的泛素蛋白并不因其来源不同而显示出巨大的差异，相反，这些泛素蛋白的结构、功能以及免疫学特征均类似。在三维空间中，泛素蛋白呈现出一个紧密的球状结构，由5个β折叠包围一个空穴，一个α螺旋存在于空穴中，并以对角线方位联结β折叠。其上含有可形成泛素链的泛素化位点，包括七个赖氨酸残基以及氮端。

1.2泛素与信号介导

泛素参与生命活动的途径包括了经典通路和非经典通路两条通路。 经典通路是指泛素介导的蛋白质降解通路；非经典通路是指泛素参与胞内DNA修复、炎性反应应答、蛋白质转运、蛋白质的合成等。这两条通路都存在着两个过程，即泛素化和去泛素化。在真核生物中，蛋白质的降解依赖于泛素。细胞内需要降解的靶蛋白首先ATP的作用下被泛素标记形成缀合物，这个过程称为泛素化。泛素化过程是一个复杂的、受到高度调控的过程，由 3个级联反应组成，需要3类酶参与催化。这3类酶分别称为泛素激活酶（ubiquitinactivating enzyme,E1）、泛素结合酶（ubiquitin-conjugating enzymes, E2s） 和泛素连接酶 （ubiquitin-proteinligating enzymes, E3s)。 整个过程大致如下：首先在 ATP 的参与下，E1的半胱氨酸活性位点与泛素C末端的甘氨酸形成 硫酯键，接着连接在E上的泛素被转移到E2s的活化半胱氨酸位点，最后,在E3s的催化下泛素C末端与底物的某个位点的赖氨酸ε-氨基结合。在泛素的经典通路中，泛素化蛋白最后被转运到相对分子量为1×106 u的蛋白酶体中完全降解；而在泛素的非经典通路中，被泛素化的蛋白质直接参与各项生命活动。泛素化修饰存在3种不同类型：单泛素化 (monoubiquitination)， 即单个泛素分子结合到底物蛋白质上，单泛素化的底物还能进一步被多遍再泛素化和多泛素链化；多个单泛素化(multiple mono-ubiquitination)，即底物蛋白质的多个赖氨酸(Lys)残基同时被多个单泛素分子标记；多聚泛素化(polyubiquitination)，即由数个泛素分子形成的泛素链C端的甘氨酸与单泛素化底物特异性结合。去泛素化是指泛素化的蛋白质在特异性水解酶【去泛素化酶（deubiquitinating enzymes, DUBs）】的作用下解离泛素分子的过程。根据其同源性去泛素化酶(DUBs)分为两类：即泛素特异性蛋白酶(UBPs 或 USPs)和泛素羧基端水解酶(UCHs)。这两类酶都能利用活性硫醇位点将泛素与靶蛋白拆开。去泛素化酶能水解泛素间的键，也能水解泛素与靶蛋白之间的键，并重新释放出泛素分子。

1.3泛素与医学

1.3.1泛素与肿瘤

初期，人们对于泛素的了解仅仅局限于其介导蛋白质降解的过程，但是随着研究的深入，人们发现癌基因蛋白的稳定以及肿瘤抑癌基因的不稳定都会引起肿瘤的发生，而泛素化修饰与癌基因蛋白的稳定和肿瘤抑癌基因的不稳定密切相关。例如，某些蛋白酶体降解的癌基因蛋白，若不能及时从细胞中清除，则会诱导细胞癌变；而去泛素化可以稳定抑癌基因，进而抑制肿瘤的发生。

1.3.2泛素与神经退行性疾病