TRIP12结构揭示HECTE3形成K29连接和分支泛素链的机制

本文介绍了TRIP12在泛素化修饰中的关键作用，特别是其在形成K29连接和分支泛素链中的机制。通过生化、化学和冷冻电镜技术，研究人员揭示了TRIP12如何特异性地催化这些链的形成，这对于理解细胞信号传导和疾病机制具有重要意义。

　　

论文解读

在细胞的微观世界里，泛素化修饰是一种至关重要的蛋白质翻译后修饰方式，它通过泛素（Ub）分子的共价连接来调控蛋白质的命运。泛素化修饰不仅影响蛋白质的稳定性，还参与细胞信号传导、DNA修复、细胞周期调控等多种生物学过程。然而，泛素化修饰的复杂性和多样性使得对其机制的理解成为一项挑战。特别是非典型泛素链的形成，如K29连接和分支泛素链，其生成机制仍不完全清楚。

为了深入理解这些非典型泛素链的形成机制，来自德国Max Planck Institute of Biochemistry的研究人员对TRIP12进行了详细的研究。TRIP12是一种人类HECT型E3泛素连接酶，它在细胞信号传导和人类健康中起着核心作用。TRIP12不仅能够产生K29连接的泛素链，还能在K48连接的泛素链上形成K29连接的分支。这种多功能性使得TRIP12在多种生物过程中发挥重要作用，包括对氧化应激、脂质应激和pH应激的反应。

为了揭示TRIP12的催化机制，研究人员采用了多种技术手段。首先，他们利用生化方法分析了TRIP12的活性和特异性。通过脉冲追踪实验，研究人员发现TRIP12对K48连接的二聚泛素（di-Ub）具有显著的偏好性，并且能够在其上形成K29连接的分支。其次，研究人员利用化学合成的方法制备了半合成的K48连接的二聚泛素，以测试TRIP12对这些底物的修饰能力。结果表明，TRIP12对K29位置的长度敏感，只有当K29位置的氨基酸侧链长度适中时，TRIP12才能有效地进行修饰。

此外，研究人员还利用冷冻电镜（cryo-EM）技术解析了TRIP12的结构。通过冷冻电镜，研究人员获得了TRIP12在不同状态下的高分辨率结构图像。这些结构显示，TRIP12具有钳子状的结构，一侧由串联的泛素结合域组成，另一侧则是HECT催化域。这种结构使得TRIP12能够特异性地识别和结合K48连接的泛素链，并在其上形成K29连接的分支。

通过这些研究，研究人员得出了一些重要的结论。首先，TRIP12的催化活性依赖于其对K29连接的特异性识别。其次，TRIP12的结构特征决定了其对K48连接的泛素链的偏好性。最后，TRIP12的催化机制与其他HECT型E3泛素连接酶具有相似性，这表明这些酶可能共享一种保守的催化机制。

这些发现对于理解泛素化修饰的多样性和复杂性具有重要意义。TRIP12的多功能性使其在多种生物过程中发挥关键作用，特别是在应对细胞应激反应中。此外，TRIP12的功能异常与神经退行性疾病和自闭症谱系障碍有关，因此，对其催化机制的深入了解有助于揭示这些疾病的发病机制。

总之，这项研究通过生化和结构生物学的方法，揭示了TRIP12在泛素化修饰中的独特作用。TRIP12的结构和功能特性不仅增进了我们对泛素化修饰机制的理解，还为相关疾病的治疗提供了新的思路。这项研究发表在《Nature Structural & Molecular Biology》上，为泛素化修饰领域的研究提供了重要的参考。

TRIP12（TRIP12）是一种重要的E3泛素连接酶，属于HECT（Homologous to the E6-AP Carboxyl Terminus）家族。该家族的成员通过多步骤反应催化泛素的转移，这些反应由HECT域的双叶构象变化介导。首先，HECT域的N叶结合一个E2-Ub中间体，然后泛素的C端被转移到HECT域的C叶。这一过程发生在HECT域的“倒置T”构象中，其中C叶面向N叶结合的E2。在此过程中，HECT E3的C末端氨基酸被认为在多泛素化中起关键作用，但其具体作用尚未完全明了。

在这项研究中，研究人员通过生化分析和结构研究，揭示了TRIP12在催化K29连接和K29/K48分支泛素链形成中的分子机制。研究发现，TRIP12的催化活性依赖于其对K29连接的特异性识别，而其结构特征则决定了其对K48连接的泛素链的偏好性。通过冷冻电镜技术，研究人员获得了TRIP12在不同状态下的高分辨率结构图像，这些结构显示了TRIP12如何特异性地识别和结合K48连接的泛素链，并在其上形成K29连接的分支。

TRIP12的催化机制涉及多个关键步骤。首先，TRIP12的串联泛素结合域识别并结合K48连接的泛素链，将其定位到催化位点。随后，HECT域的C叶将泛素的C端转移到接受泛素的K29位置，形成K29连接。此外，TRIP12的结构特征还允许其在K48连接的泛素链上形成分支，通过与接受泛素的K29位置特异性相互作用，形成K29/K48分支泛素链。

这项研究的发现不仅增进了我们对泛素化修饰机制的理解，还为相关疾病的治疗提供了新的思路。TRIP12的功能异常与神经退行性疾病和自闭症谱系障碍有关，因此，对其催化机制的深入了解有助于揭示这些疾病的发病机制，并为开发新的治疗策略提供依据。通过这项研究，科学家们揭示了TRIP12在泛素化修饰中的独特作用，为未来的研究提供了重要的基础。