泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system)
/ UPS; proteasome = PRO-tee-uh-some /
任何运转良好的车间,不仅需要制造东西的办法,也需要丢弃那些坏掉的、过时的或不再需要的东西的办法——而且要有意为之,精确地挑出究竟扔哪一件。泛素-蛋白酶体系统就是细胞那项有针对性的碎纸服务:一种把特定蛋白质标记为待销毁、再把它们剁成碎片的办法,整个过程都受到严密控制。
它分两部分运作。先是贴标签:正如泛素化词条所述,一队接力的酶把小标签蛋白泛素连成一条链、挂到注定要被处理的蛋白质上,而连接类型正确的那种链便是被识别的销毁我旗标。其次是碎纸机本身,即蛋白酶体——一台桶状的机器,有一个中空的内腔,其内壁带有切割(蛋白酶)活性。桶上的盖子识别泛素标签,把标签拔下来回收,将目标蛋白质解折叠,把被拆开的链喂进内腔,在那里它被剁成一段段短肽。随后细胞再利用这些氨基酸去搭建新的蛋白质。整个过程要花费ATP,这正是细胞确保销毁是有意为之、受控进行、而非偶然发生的方式——蛋白质不被标记且解折叠就不会被销毁。
这套系统之所以重要,是因为受调控的销毁与合成同等重要:细胞控制细胞分裂周期、关掉已完成的信号、处理掉受损或错误折叠的蛋白质,在很大程度上正是靠选择降解什么、何时降解来实现的。它是清除单个可溶蛋白质的主要途径,其发现赢得了诺贝尔奖。封锁蛋白酶体的药物被用来对付某些严重依赖快速蛋白质周转的癌症。值得分清的一点区别:蛋白酶体处理的是单个被标记的蛋白质,而自噬和溶酶体处理的是更庞大的货物,如团块和整个报废的细胞器——这是两套互补的处理系统,并非同一套。
当一个细胞感到缺氧时,它会停止销毁一种叫HIF的转录因子——这种因子在通常情况下每隔几分钟就被泛素标记并被蛋白酶体粉碎一次。放它一马,HIF便得以积累,开启缺氧救援基因——生存竟纯粹靠开关一个蛋白质的销毁来掌控。
一旦停止粉碎,那个蛋白质的职能就被开启。
蛋白酶体主要降解单个的、被标记的、可溶的蛋白质。大的聚集物和整个细胞器则改由自噬经溶酶体清除——那是一条独立而互补的途径。