Sci. Adv. | 泛素是一种CO2结合蛋白

分享一篇发表在Science advances上的文章，其通讯作者是来自英国杜伦大学的Martin J. Cann教授和美国马里兰大学的David Fushman教授。Cann教授主要关注核苷酸介导的信号响应、CO2响应和防御蛋白功能等，Fushman教授则主要关注细胞内信号传导系统特别是泛素信号系统。

CO2为一种常见的生物体相关的气体分子，然而此前只有少量研究发现了与CO2调节功能相关的蛋白。CO2除了被少数几种直接响应无机碳的蛋白识别外，还可以与血红蛋白等通过氨基的相互作用产生翻译后修饰。而此前，Cann教授组曾经证明了三乙基氧鎓离子能够捕捉CO2的同时，可以通过氨甲酰化作用在氨基上产生修饰，并成功鉴定了拟南芥中能够结合CO2的七种蛋白。后续的研究中，他们又注意到了一种潜在的CO2结合蛋白，UBQ1（Ub extension fusion protein）。由于泛素（Ub）在各个物种之间的保守性，作者猜测哺乳动物中Ub可能会结合CO2，并响应其变化而发挥一些功能。

因此，本文中作者在体外将重组的人源Ub与NaHCO3或者NaH13CO3共孵育，随后使用TEO捕捉，并通过LC-MS/MS在K33和K48上发现了CO2或者13CO2修饰被TEO捕捉后的质量位移。进一步使用13C-NMR，发现164ppm处氨甲酰碳的特征峰信号随着NaH13CO3浓度增加而提高，而这一结构能在K6、K33、K48和K63上形成。作者进一步对比K63和K48响应CO2的效果，发现只有K48处的Ub缀合会在CO2浓度增加时受到到抑制，这也暗示了在CO2升高时Ub K48可能发挥功能。

此前已知升高的CO2会抑制NF-κB介导的转录过程，但是并不知道其具体机制。作者猜测Ub可能在其中起调节作用，所以构建了使用荧光信号反映NF-κB转录活性的报告系统，并在正常5%CO2或者高水平10%CO2的培养条件下对比了正常和K48R突变Ub导致的转录影响。结果表明WT Ub在高CO2环境中会导致转录减少，而K48R突变能够抑制这一变化，但是K63R突变则无法改变这一变化。此外，他们还发现在高CO2的情况NF-κB相关的IκB蛋白的降解和p65和定位响应效果会在K48R突变时减少。这些结果说明Ub K48会和CO2结合，并会导致NF-κB通路的变化。

总之，作者证明了泛素是一种CO2结合蛋白，并发现了Ub在响应CO2变化中的作用。

本文作者：MYZ

责任编辑：KLH

文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abi5507

原文引用：DOI：10.1126/sciadv.abi5507