当前“蛋白泛素化”的研究热度依旧是一路攀升，2023年该领域的资助力度已经达到了9599万元，资助项目达258项。可以说这个领域依旧是当前研究的热点，也是国自然所大力支持的研究点。今天，就让我们一起深度认识一下蛋白泛素化，以及我们能在这个领域做些什么。
关于蛋白泛素化的视频，已经在“小张聊科研”视频号更新：
如果大家有基金申请或者课题思路上的疑问，可以联系我们进行咨询：
一、什么是蛋白泛素化？
蛋白质的翻译后修饰（Post-translational modification, PTM）是蛋白质在合成后，通过化学修饰改变其结构和功能的过程，这些修饰可以影响蛋白质的稳定性、活性、定位和相互作用。而目前常见的PTM有：磷酸化、泛素化、乙酰化、甲基化、糖基化、SUMO化等。
而今天我们所要介绍的主角是蛋白泛素化修饰，需要三种主要的酶类参与：泛素激活酶（E1）、泛素结合酶（E2）和泛素连接酶（E3），其中E3酶识别特定的靶蛋白，并促进泛素从E2转移到靶蛋白的赖氨酸残基上，或者在泛素链的末端形成新的泛素链，因此研究蛋白泛素化修饰酶（泛素化酶和去泛素化酶）的绝大多数都在E3泛素化酶上。
根据泛素链的不同形式，可分为单泛素化、多泛素化、线性泛素链（泛素分子通过其N端的甲硫氨酸（Met1）残基连接形成的线性链）和分支泛素链（泛素链通过不同的赖氨酸残基连接，形成复杂的分支结构）。
注意这些不同形式的作用差别可能很大，而我们平时关注最多的是“多泛素化”，一般“套路的做法”就是：泛素修饰酶E3通过多泛素化底物蛋白B，导致蛋白B的多泛素化水平升高和降解……。这样的研究很多很多，不过已经很难发高分文章了……
但是，如果是“组蛋白的泛素化修饰”呢？
蛋白酶体组分PSMD14通过组蛋白去泛素化酶活性促进骨髓瘤的发生。
HDAC6-RNF168轴通过调节H2A/H2A.X泛素化来促进双链断裂修复。
因此大家关于蛋白泛素化“这个热点太老了，已经不能研究了”的观点是不全面的，还是那句话：“所有的热点看起来都很简单，可以套路和模式化；但是都能做出新意来”。
二、经典案例解读
蛋白泛素化修饰几乎涉及所有疾病方向，下面我们以一篇发表在Molecular Cancer杂志上题为De-ubiquitination of CDC6 by OTUD6A promotes tumour progression and chemoresistance的文章为例，为大家分析一下经典的蛋白多泛素化的研究应该如何开展。
问题1：如何发现CDC6蛋白的泛素化调控？
首先文章的背景介绍了CDC6蛋白在细胞周期中的表达水平是存在波动的，CDC6的mRNA水平在G1/S期较高，但其蛋白水平在此时却较低，这表明可能存在翻译后修饰调控CDC6蛋白的稳定性。随后研究者通过质谱分析，发现CDC6蛋白可以被泛素化，并导致其降解。
问题2：如何发现OTUD6A对CDC6的去泛素化作用？
通过蛋白组学筛选去泛素化酶（DUB），研究鉴定出OTUD6A是CDC6的潜在调节因子。通过免疫共沉淀和免疫荧光等技术验证了OTUD6A与CDC6的相互作用，并发现OTUD6A能够去除CDC6上的泛素化修饰，从而稳定CDC6蛋白。
问题3：泛素化如何联系到临床的？
1.联系关键表型
进一步的，研究者探索了OTUD6A对细胞周期进程的影响，发现OTUD6A的表达与CDC6蛋白水平在细胞周期模式一致。在体外细胞实验和体内动物模型，研究者们发现OTUD6A通过稳定CDC6促进了肿瘤细胞的增殖和肿瘤的发展。
2.联系临床现象
OTUD6A能够通过CDC6-ATR-Chk1信号通路影响细胞对化疗药物的敏感性。敲低OTUD6A后，肿瘤细胞对化疗药物的敏感性增加，而OTUD6A的过表达则使癌细胞对化疗药物产生抗性。
3. 临床转化
研究者们在临床样本中分析了OTUD6A和CDC6蛋白的表达水平，并探讨了它们与膀胱癌患者预后的相关性，发现OTUD6A和CDC6的高表达与患者不良的预后相关，提示它们可能作为潜在的生物标志物和治疗靶点。
通过以上几个步骤，研究者实现了从分子机制到临床应用的多层面研究，揭示了OTUD6A通过去泛素化CDC6在细胞周期调控、肿瘤进展和化疗敏感性中的重要作用。这篇文章也是一篇很好的泛素化研究相关的模板，有兴趣的小伙伴可以mark一下！
三、经典的蛋白泛素化研究思路总结
1：蛋白泛素化底物选择
首先确定哪些蛋白质可以被泛素化，可通过蛋白组学技术鉴定泛素化的肽段，并明确蛋白质上的哪些赖氨酸残基可以被泛素化。
2：E3连接酶确定
E3连接酶负责将泛素从E2连接酶转移到特定的底物上，因此鉴定负责特定底物泛素化的E3连接酶是关键步骤。不同类型的泛素链（如K48、K63链接）具有不同的生物学功能，因此挑选底物上泛素链的类型对于解读生物学意义是重要的一步。
3、E3连接酶对蛋白底物影响以及作用机制
接下来研究蛋白泛素化如何影响底物的稳定性、活性、亚细胞定位等关键问题；当然，光光一个蛋白泛素化往往是不够的，还需要深入研究蛋白泛素化如何调控特定生物学过程的分子机制，包括信号传导途径、细胞周期控制、细胞死亡等。
4、功能与临床价值
在动物模型中研究蛋白泛素化的作用，有了动物模型的验证，若是能够再转化到临床中，那么文章的价值不可估量。研究能够影响特定蛋白泛素化过程的小分子药物，以期开发出新的治疗策略。这一步涉及到转化，探讨蛋白泛素化在特定疾病（如癌症、神经退行性疾病等）中的作用，以及它如何影响疾病的发展。（但通常在我们的研究中是先做了这一步，发现了某个分子/蛋白对于疾病确实有影响，而后去研究蛋白泛素化等具体的机制）
