泛素
泛素是一种高度保守的、由76个氨基酸组成的小分子球蛋白，相对分子质量为8．6ku，能作为标签结合到其他蛋白质上，使之成为蛋白酶体水解的底物。泛素分子的功能位点为c2端的76位Gly残基和Lys残基，Gly残基上的羧基能与蛋白质底物的赖氨酸残基上的氨基形成异构肽键。此外，泛素还含有多个赖氨酸残基，可作为内部受体，与其他泛素分子C端的甘氨酸结合，形成一条长链。结合上多聚泛素链的底物蛋白质被蛋白酶体识别后，将被水解为5一15个氨基酸的短肽。
蛋白酶体
26S蛋白酶体包含1个20S的核心蛋白酶和2个19S调控复合物。每个19S调节复合物都含有多个ATP酶活性位点，用于结合泛素。
20S蛋白酶体是由4个并列的环状中空圆柱状颗粒构成，包括两端分别由7个不同的alpha;亚基(alpha;1-alpha;7)构成的仅环和中间分别由7个不同的beta;亚基(beta;1-beta;7)构成的13环。中央为贯穿整个颗粒的孔道，颗粒内部有3个大的空腔，中间较大的空腔是水解反应发生的场所。每个beta;环都含有3个不同的蛋白水解活性位点，面向圆柱的内部空腔。因此在20S蛋白酶体的2个beta;环上共有6个活性位点，位于2个beta;5亚基上的位点被称为糜蛋白酶样(CT-L)位点，倾向于在疏水性残基后裂解底物；位于2个beta;2亚基上的位点被称为胰蛋白酶样(TL)位点，倾向于在碱性残基后裂解底物；位于2个beta;1亚基上的位点则称作半胱天冬酶样位点，倾向于在酸性残基后裂解底物。
E1、E2和E3酶
蛋白的泛素化是蛋白降解的关键步骤，由E1、E2和E3酶共同完成，是一个蛋白级联反应，在内质网膜的胞质侧完成。E1水解ATP，形成一个高能硫酯键，将E1上活化的半胱氨酸位点与泛素上76位Gly的羧基端结合，激活泛素。激活的泛素随后被转移至E2表面。E2与E3共同将泛素连接于底物蛋白的赖氨酸残基。在大多数情况下，E3是一个底物连接因子，将底物蛋白与E2相联接，有利于底物的泛素化。在完成一系列的泛素化反应后，底物蛋白上形成泛素链，被蛋白酶体上的19S亚单位识别，进而被蛋白酶体降解。另外，少数底物一E3复合物需要E4酶的帮助，以延长泛素链。蛋白酶体抑制剂类抗肿瘤药物较普通的抗肿瘤药物最大的优点是其选择性高，肿瘤细胞较正常细胞对蛋白酶体抑制更为敏感 ,从而明显降低药物的毒副作用 。
尽管蛋白酶体降解蛋白的机制还不十分清楚 ,但肿瘤细胞和正常细胞对蛋白酶体抑制剂的反应是不相同的:蛋白酶体抑制剂作用于正常细胞常会引起细胞周期阻滞 ,而肿瘤细胞则更容易发生细胞凋亡。当阻断这些蛋白的降解 ,所造成的影响十分广泛 ,特别是在快速分化的肿瘤细胞中。蛋白酶体抑制剂能直接作用于 20S蛋白酶体的活性位点 ,发挥抗肿瘤作用。一般根据化学结构特点将蛋白酶体抑制剂分为 5类。
目前的蛋白酶体抑制剂主要分为 2大类 ,共价结合和非共价结合的抑制剂。前者主要与蛋白酶体Thr1的gamma;2O形成共价键使蛋白酶体失活,这类抑制剂分子中通常都含有一个亲电中心 ,能接受 gamma;2O 的亲核进攻。非共价结合抑制剂目前研究较少 ,其主要机制是依靠抑制剂与蛋白酶体的氢键和疏水键作用与底物竞争结合活性位点。
