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4 · 第2學期結構生物學巨分子機器

蛋白酶體結構

Proteasome Structure

難度 4 · 專業structural-biology想做成互動版

蛋白酶體的 Cryo-EM 結構揭示了其動態組裝和底物處理的分子機制。

Cryo-EM 揭示的構象態
Cryo-EM 的 3D 分類捕捉了 26S 蛋白酶體的多種功能狀態(Dong et al., 2019, Nature; de la Peña et al., 2018):substrate-free(s1 態,CP gate closed)、substrate-engaged(s2-s4 態,gate 逐步開放,ATPase ring 的 spiral staircase 構象反映 hand-over-hand 的底物轉位)。Rpt1-6 的 pore loop(Ar-Φ loop)與底物多肽鏈交互,每次 ATP 水解使底物前進 ~2 殘基。此 hand-over-hand translocation 機制與 ClpX/ClpP 等其他 AAA+ unfoldase 共通。

免疫蛋白酶體(Immunoproteasome)
IFN-γ 誘導的免疫蛋白酶體以 β1i (LMP2), β2i (MECL-1), β5i (LMP7) 取代標準 β 亞基,改變切割偏好→產生更適合 MHC I 呈現的 8-10 殘基肽段(C-terminal hydrophobic or basic 偏好增加)。免疫蛋白酶體結構(Huber et al., 2012)揭示了催化口袋的細微差異——selective immunoproteasome inhibitors(如 ONX-0914, KZR-616)利用這些差異靶向自體免疫疾病

蛋白酶體在相分離中的角色
最新研究發現,蛋白酶體可被招募到 stress granules 和 PML nuclear bodies 等液態凝聚體中。Proteasome 的 p62/SQSTM1 交互和 RAD23B shuttle factor 介導了蛋白酶體向聚集體/凝聚體的靶向。ubiquitin chain 的類型(K48 vs K63 vs linear)決定了底物是被蛋白酶體降解還是被自噬體降解。

文獻參考:Dong, Y. et al. (2019). Nature, 565, 49-55. / Finley, D. et al. (2016). Cell, 169, 404-417. / Huber, E.M. et al. (2012). Cell, 148, 727-738.

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