WEHI牵头发布首份人类E3连接酶权威图谱,统一近20年研究分歧

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WEHI研究人员牵头的一项国际合作近日发布首个权威的人类E3连接酶图谱,并在《Cell》杂志发表。研究团队表示,该成果建立了关于所有人类E3连接酶的“黄金标准”参考框架,旨在解决该领域近二十年来在定义与数量统计上的不一致问题。

E3连接酶被认为在人体几乎所有细胞过程中发挥关键作用,负责调控蛋白质的命运与功能。研究介绍,这类酶可通过将一种称为泛素的小分子附加到蛋白质上进行“标记”,从而影响蛋白质是否被激活、沉默、修复、重新定位或降解。相关调控系统一旦出现偏差,可能导致旧的或受损蛋白质积累,并与癌症、免疫疾病和神经系统疾病等多类疾病相关。

研究通讯作者、WEHI实验室负责人Rebecca Feltham博士表示,自20世纪80年代E3连接酶被发现以来,这是该领域专家首次就人类E3连接酶家族的构成达成一致。她指出,过去信息分散在不同研究中,缺乏统一汇编使得研究难以形成可比、连贯的认识。

在为期四年的工作中,研究团队与全球专家合作,汇总了历史上提出的1100多个E3候选基因,并结合结构域特征、蛋白质结构域以及相互作用数据,对每个候选基因的证据进行评估。最终,672个基因被纳入最高置信度标准。研究指出,此前关于E3连接酶数量的估计差异显著,相关报道从约300个到超过1000个不等。

研究团队表示,这一被称为“人类E3组”的统一分类框架,将使研究人员能够以更高精度和可比性开展E3连接酶相关研究,并为探索与这些酶相关的疾病机制提供基础。该研究也建立在2008年斯克里普斯研究所研究人员首次开发人类E3连接酶注释的基础之上。

在药物研发层面,研究提到,PROTACs、分子胶以及新兴的E3抑制剂等技术,依赖于劫持或调节E3连接酶活性以清除有害蛋白质。第一作者、WEHI博士后研究员Ngee Kiat(Jake)Chua博士表示,“人类E3组”为识别新的药物靶点与治疗策略提供关键框架,并揭示了此前可能被忽视、具有潜在治疗价值的E3连接酶。

研究还系统分析了E3连接酶家族的遗传与疾病关联数据,并绘制其在细胞内及人体各部位的分布图,以帮助研究人员理解相关调控系统在疾病中的失效机制。

该项目被研究团队称为泛素领域多机构合作中规模最大之一,参与机构来自澳大利亚、新西兰、加拿大、德国、瑞士、英国和美国等地,超过40位来自泛素生物学、结构生物学、遗传学、计算分析及E3连接酶研究方向的科学家参与。

研究人员同时强调,当前定义的672种E3连接酶并非固定不变,随着新的结构、生化与遗传数据出现,相关清单预计仍将更新扩展。为支持后续研究,团队已公开完整的E3连接酶汇编,供其他研究人员在该分类与功能线索基础上继续开展工作。


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