Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Seminar sinh học tế bào K21

Proteasomes
Nhóm 3
CBGD: PGS. TS. Bùi Trang Việt


Nội dung

Giới thiệu về UPS, lịch sử khám phá
Cấu trúc
Hoạt động
UPS và các quá trình liên quan


Giới thiệu

Giải nobel hóa học 2004 thuộc về Aaron Ciechanover, Avram Hershko và Irwin Rose


Giới thiệu
Phân tử Ubiquitin





Proteasome là mộột cấấu

trúc khộng có màng bao
boộc, có nhiệộm vuộ thuủy
phấn protein bấất thườờng
hay khộng còn cấờn thiệất
trong tệấ bào mộột cách
chuyện biệột.
Proteasome là phưấc hờộp
protein bện trong tấất caủ
các eukaryote và cộủ vi
khuấủn, cũng như trong
mộột sộấ vi khuấủn. Ởủ
eukaryote, nó nằờm trong
nhấn và tệấ bào chấất








Quan điểm Folin trước
những năm 30: protein
trong tế bào ổn định
Schoenheimer và quan
điểm protein turnover (đổi
mới)
Phát hiện hệ thống thủy
giải protein qua hệ thống
UPS từ những năm 70

Rudolf Schoenheimer


Tế bào lưới, Thermoplasma
acidophilum và nấm men đóng
vai trò quan trọng trong khám
phá UPS


Bảng tổng kết các cột mốc lịch sử quan trọng trong quá trình khám phá UPS





Lysosome: Chủ yếu thủy giải EXTRAcellular protein
(plasma protein,..) bởi cathepsin (cystein, aspartate,..)



Proteasome: Chủ yếu thủy giải ENDOgenous protein
(cyclin,..) bởi hệ thống Ubiquitin-proteasome


Cấu trúc Proteasome

- Phức protein đa xúc tác
- Chiếm ~1% tổng số protein
- Thủy giải protein đặc hiệu
- Thủy giải protein gắn chuỗi

polyUbiquitin, các đoạn
peptide ngắn.


T. acidophinlum: 148 A0 x 113 A0
Bò: 150 A0 x 115 A0
Khoang thủy giải: rộng ~53 A0
Bảo tồn cao: vi khuẩn – hữu nhũ.

Buồng thủy giải: Thuộc vùng các β có
threonine tiếp xúc chất cần thủy giải
-Chymotrysin-like (cắt aa kỵ nước) – β5
-Trysin-like (cắt aa bazơ) – β2
-Caspase-like/PGPH (cắt aa axít) – β1
-BrAAP (cắt chuỗi aa phân nhánh)
-SNAA (cắt aa trung tính nhỏ)



(A)

(B)


Đế: Gắn trực tiếp với CP20S gồm 9-10 tiều phần trong đó 6 là ATPase (Rpt)
Duỗi protein, diều kiển nắp và chuyển tải
Nắp mũ: 8-9 tiểu phần không ATPase (Rpn) trong đó có 1 metallopeptidase
Nhận diện, liên kết, cắt liên kết Ubiquitin-protein



• RP 11S: Vòng gồm 7 tiểu phần, không ATPase
• Liên kết với vòng α của PC 20S thông qua đuôi C tận cùng
• Tạo ITFγ
• Cắt peptide ngắn


PC 20S gắn với RC, REG, P200, Chaperon




A. THỦY GIẢI PROTEIN
PHỤ THUỘC
UBIQUITIN

Gắn ubiquitin vào cơ
chất protein mục tiêu

Proteasome 26S phân
cắt cơ chất được đánh
dấu.


A. THỦY GIẢI PROTEIN PHỤ THUỘC
UBIQUITIN
1. Đánh dấu protein cần phân hủy







Enzyme
E1
(ubiquitinactivating enzyme): kích hoạt
ubiquitin, cần ATP.
Enzyme
E2
(ubiquitinconjugating enzymes): chuyển
ubiquitin từ E1 đệấn E3.
Enzyme
E3
(Ub-ligating
enzyme): xác định protein mục
tiêu. E3 chuyển ubiquitin từ
E2 đến amino acid lysine trên
cơ chất protein, hình thành nối
isopeptide giữa amino acid
lysine của cơ chất và đầu C của
ubiquitin.


A. THỦY GIẢI PROTEIN PHỤ THUỘC
UBIQUITIN
1. Đánh dấu protein cần phân hủy
7 vùng lysine (K6, K11, K27, K29, K33, K48, và K63) trong
ubiquitin => ubiquitin sẽ liên kết với nhau tại vùng lysine => vô
số cấu trúc khác nhau.

Cấu trúc ubiquitin



A. THỦY GIẢI PROTEIN PHỤ THUỘC
UBIQUITIN
1. Đánh dấu protein cần phân hủy
Các con đường
trong tế bào
liên quan đến
cách kết hợp
các ubiquitin
tại vị trí lysine
khác nhau


2. Protein được đánh dấu gắn lên proteasome
Cơ chất gắn
ubiquitin gắn với
Ub
receptors
Rpn10
và
Rpn13.
=> phần đế
(base) tháo gấp
cuộn và chuyển
vào bên trong
tiểu phần lõi
Các tiểu phần khác nhau trên
proteasome



3. Khử ubiquitin


Rpn11 trên nắp:
cắt
liên
kết
isopeptide
giữa
protein và chuỗi
ubiquitin (cần
ATP).



Ubp14/Iso T và
DUBs: tháo rời các
ubiquitin oligomer.
Quá trình khử ubiquitin của
proteasome 26S ở nấm men


4. Tháo gấp cuộn và chuyển vị
•Tháo gấp cuộn: 6
Rpt AAA-ATPase
phía trên.
•Chuyển vị vào phần
lõi: : 6 Rpt AAAATPase phía dưới
•Vai trò: giúp

protein dễ dàng đi
vào kênh hẹp của
tiều phẩn lõi 20S.
Các tiểu phần khác nhau trên
proteasome