泛素-蛋白酶體系統(ubiquitin-proteasome system)
/ UPS; proteasome = PRO-tee-uh-some /
任何運轉良好的車間,不僅需要製造東西的辦法,也需要丟棄那些壞掉的、過時的或不再需要的東西的辦法——而且要有意為之,精確地挑出究竟扔哪一件。泛素-蛋白酶體系統就是細胞那項有針對性的碎紙服務:一種把特定蛋白質標記為待銷毀、再把它們剁成碎片的辦法,整個過程都受到嚴密控制。
它分兩部分運作。先是貼標籤:正如泛素化詞條所述,一隊接力的酶把小標籤蛋白泛素連成一條鏈、掛到注定要被處理的蛋白質上,而連接類型正確的那種鏈便是被辨識的銷毀我旗標。其次是碎紙機本身,即蛋白酶體——一台桶狀的機器,有一個中空的內腔,其內壁帶有切割(蛋白酶)活性。桶上的蓋子辨識泛素標籤,把標籤拔下來回收,將目標蛋白質解摺疊,把被拆開的鏈餵進內腔,在那裡它被剁成一段段短肽。隨後細胞再利用這些胺基酸去搭建新的蛋白質。整個過程要花費ATP,這正是細胞確保銷毀是有意為之、受控進行、而非偶然發生的方式——蛋白質不被標記且解摺疊就不會被銷毀。
這套系統之所以重要,是因為受調控的銷毀與合成同等重要:細胞控制細胞分裂週期、關掉已完成的訊號、處理掉受損或錯誤摺疊的蛋白質,在很大程度上正是靠選擇降解什麼、何時降解來實現的。它是清除單個可溶蛋白質的主要途徑,其發現贏得了諾貝爾獎。封鎖蛋白酶體的藥物被用來對付某些嚴重依賴快速蛋白質週轉的癌症。值得分清的一點區別:蛋白酶體處理的是單個被標記的蛋白質,而自噬和溶酶體處理的是更龐大的貨物,如團塊和整個報廢的細胞器——這是兩套互補的處理系統,並非同一套。
當一個細胞感到缺氧時,它會停止銷毀一種叫HIF的轉錄因子——這種因子在通常情況下每隔幾分鐘就被泛素標記並被蛋白酶體粉碎一次。放它一馬,HIF便得以積累,開啟缺氧救援基因——生存竟純粹靠開關一個蛋白質的銷毀來掌控。
一旦停止粉碎,那個蛋白質的職能就被開啟。
蛋白酶體主要降解單個的、被標記的、可溶的蛋白質。大的聚集物和整個細胞器則改由自噬經溶酶體清除——那是一條獨立而互補的途徑。