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本文聚焦 26S 蛋白酶体激活剂展开综述。在细胞应对多种刺激维持蛋白质稳态（proteostasis）时，26S 蛋白酶体活性会被刺激。文中探讨了 PKA、PKG、UBL - UBA 蛋白及 ZFAND 蛋白家族等激活剂，阐述其功能及作用机制，为相关疾病研究提供思路。
引言
在细胞中，蛋白质降解对于维持蛋白质稳态至关重要。哺乳动物细胞正常培养时，26S 蛋白酶体承担超过 80% 的蛋白质降解任务。蛋白质的泛素化过程受多种因素精确调控，包括特定类型的酶、泛素化长度、去泛素化酶以及翻译后修饰等。26S 蛋白酶体是一个约 2.4 MDa 的多亚基蛋白酶复合物，由 19S 复合物（也称为调节颗粒 RP 或蛋白酶体激活剂 700 PA700）和 20S 复合物（核心颗粒）组成，包含多个具有特定功能的亚基，其酶活性极为复杂且协调精准，能靶向特定蛋白质进行水解123。
蛋白质水解增加时蛋白酶体的激活
正常情况下，约 73% 的 26S 复合物处于非活性状态。当出现蛋白质毒性应激，如错误折叠或聚集蛋白积累时，处于底物处理状态的 26S 复合物比例会增加。研究发现，激活 cAMP 和 cGMP 信号通路的试剂，分别能增加短寿命和长寿命蛋白质的降解。PKA 和 PKG 可通过磷酸化蛋白酶体亚基，增强 ATP 和短肽的水解，在心力衰竭、tauopathies 等疾病治疗中展现出潜在价值。此外，热休克和骨骼肌萎缩也会使整体蛋白质降解迅速增加。热休克能激活蛋白酶体对 ATP、短肽和泛素化底物的降解，但具体机制尚待明确。在骨骼肌研究中，发现 ZFAND5 是 26S 蛋白酶体的激活剂，可促进底物处理的多个步骤4522。
磷酸化对蛋白酶体的激活作用
19S 和 20S 复合物的多个亚基会发生磷酸化。cAMP - PKA 途径可通过磷酸化 Rpt6 激活蛋白酶体，但具体生理功能未知。在大鼠脊髓神经元中，PKA 激动剂处理可增加 26S 蛋白酶体、p97 和 CHIP 的水平，减轻神经元损伤。cAMP - PKA 增强的蛋白酶体活性，能促进短寿命蛋白质的降解，改善 tau 毒性导致的皮质组织蛋白酶体蛋白水解能力受损问题。cGMP - PKG 途径也能激活蛋白酶体，增强长寿命和短寿命蛋白质的降解，然而 PKG 激活蛋白酶体的具体靶蛋白尚未明确。此外，蛋白酶体的磷酸化还参与调节细胞增殖，如 Rpt3 的 Thr25 磷酸化和 Rpn1 的 Ser361 磷酸化分别对细胞分裂和蛋白酶体活性及细胞生长至关重要678。
其他翻译后修饰对蛋白酶体的调节作用
除磷酸化外，ADP - 核糖基化可在H2O2处理或神经炎症刺激（如 TNF - α）时激活 20S 蛋白酶体。20S 的乙酰化也有报道，但还需进一步研究。S - 谷胱甘肽化则可增加细胞中 20S 的门开放数量。蛋白酶体几乎会经历所有类型的翻译后修饰，这些修饰在其他文献中有详细列举和讨论910。
UBL - UBA 蛋白
UBL - UBA 蛋白（如 Rad23B、Ubiquilins、DDI2）能同时结合蛋白酶体和泛素结合物，是重要的穿梭因子。其 UBL 结构域可与蛋白酶体的特定亚基结合，研究发现 USP14、RAD23B、DDI2 和 PARKIN 等 UBL - UBA 蛋白具有刺激蛋白酶体活性的作用。但目前仍存在诸多疑问，例如它们是否都像 Rad23 一样结合内在的泛素受体，是否会相互竞争结合蛋白酶体，以及是否与泛素化底物竞争结合蛋白酶体并激活蛋白酶体等。由于许多 UBL - UBA 蛋白在神经退行性疾病中起关键作用，对其与蛋白酶体及其底物相互作用的调节可能为这些疾病的治疗提供新方向111213。
ZFAND 蛋白
目前已报道有 8 种 ZFAND 家族蛋白，它们都含有一个或两个 AN1 型锌指结构域。
- 在酵母、线虫、果蝇和植物中：酿酒酵母有两个 ZFAND 基因 Cuz1/YNL155w 和 YOR052C，其转录可能受 Rpn4 与泛素可用性的协调调控，Cuz1 可与蛋白酶体和 Cdc48 相互作用，保护细胞免受蛋白毒性应激，YOR052C 的作用则尚未明确。秀丽隐杆线虫的 AIP - 1 基因在抵抗亚砷酸盐毒性方面发挥重要作用，其哺乳动物同源物为 AIRAPL。果蝇的 Drn 基因是 JAK/STAT 通路的组成部分，参与调节内吞运输，但锌指结构域的具体作用还不清楚。植物中的 ZFAND 基因家族规模较大，其功能涉及增强对多种细胞内外应激的适应性反应，部分基因具有泛素连接酶活性141516。
- 哺乳动物 ZFAND 蛋白：哺乳动物 ZFAND 蛋白的 mRNA 或蛋白水平在某些癌细胞或受到环境毒物刺激时常常上调。ZFAND1 与 Cuz1 和 AIRAPL 功能相似，可与蛋白酶体和 p97 相互作用，参与应激颗粒的清除。ZFAND2A 和 ZFAND2B 研究相对较多，ZFAND2A 在受到某些蛋白毒性应激时表达上调，ZFAND2B 与蛋白酶体和 p97 相互作用，在抑制骨髓增殖性肿瘤表型方面有重要作用。ZFAND3 是转录调节因子，可控制与胶质母细胞瘤细胞侵袭相关的基因，其与蛋白酶体的关系还需进一步研究。ZFAND4 在某些癌症中表达上调，可能是癌基因或标志物。ZFAND5 可刺激 26S 蛋白酶体对底物的结合和降解，在肌肉萎缩中发挥作用，且其表达受多种刺激诱导。ZFAND6 参与过氧化物酶体蛋白的转运，对 NF - κB 活性有双向调节作用，还与 2 型糖尿病相关。ZFAND7 是 DNA/RNA 解旋酶，其突变与运动神经元变性和 Charcot - Marie - Tooth 病 2 型相关171819。
- ZFAND5 水平的调节：在正常生长条件下，多种细胞系和小鼠组织中 ZFAND5 水平较低，可能是由于其快速被蛋白酶体降解，且这种降解不依赖泛素。在受到促炎细胞因子和 PKC 激活剂等刺激后，ZFAND5 的 mRNA 和蛋白水平会升高。刺激减弱后，其诱导产生的蛋白需被特异性降解，但目前尚不清楚其泛素化是否为蛋白酶体降解所必需202123。
- ZFAND5 作为 26S 蛋白酶体激活剂和穿梭因子：ZFAND5 能结合泛素结合物和 26S 蛋白酶体，其 A20 结构域是泛素结合的关键区域，AN1 结构域与 Rpt5 相互作用，可引起 19S 结构的显著变化，促进底物的降解。ZFAND5 对蛋白酶体活性的激活具有独特机制，其与蛋白酶体相互作用的多个方面为开发蛋白酶体抑制剂和小分子激活剂提供了可能222425。
可能的激活机制
虽然对 ZFAND 蛋白在调节蛋白质降解和聚集方面的潜在作用有了一定了解，但目前研究还不足以明确其共同的调节机制。含有泛素结合结构域（如 UIM 和 A20）的 ZFAND 蛋白，可能参与将靶蛋白招募或促进其与 26S 蛋白酶体、p97/VCP 或过氧化物酶体结合，以增强蛋白质的降解、解折叠或转运。ZFAND2A 虽缺乏泛素结合结构域，但可能促进 26S 蛋白酶体的非泛素依赖水解或通过 p97 增强蛋白质解折叠。此外，ZFAND 蛋白在调节 NF - κB 和 JAK/STAT 通路等方面的作用也值得进一步研究262728。
结论与待解决的问题
虽然对诱导肌肉萎缩、热休克、cAMP 和 cGMP 信号通路等刺激和条件的研究较为广泛，但它们对蛋白酶体激活的调节作用才刚刚开始被探究。目前已明确一些刺激下的下游效应蛋白，如肌肉萎缩中的 ZFAND5、亚砷酸盐处理时的 ZFAND2A 以及 cAMP 和 cGMP 通路中的 PKA 和 PKG，但热休克的效应蛋白仍未知。此外，穿梭因子对蛋白酶体降解的调节方式可能与 ZFAND5 不同，还有许多未被发现的蛋白酶体激活剂。进一步研究特定条件下的蛋白酶体激活，将有助于深入理解蛋白酶体降解机制，并为相关疾病的治疗提供新的思路和方法293031。
