E4 (Ufd2) 在减数分裂及泛素化修饰过程中的作用和机制

Protein ubiquitylation plays a critical role in meiosis and gametogenesis. However, as a newly defined factor of the ubiquitin-proteasome system, the function of E4 (Ufd2) in meiosis and the underlying mechanism still need to be investigated. We will use budding yeast as a model to study the function of Ufd2 in meiosis, reconstitute the in vitro E4 ubiquitylation system to dissect the mechanism underlying substrate polyubiquitylation, use various biochemical methods to identify the possible substrates/interaction proteins of Ufd2 during meiosis, investigate their relationship with Ufd2 and their effects on meiosis, finally uncover the role of E4 in meiosis and underlying mechanism.

蛋白质的泛素化修饰在减数分裂过程中发挥了重要的调控作用，作为泛素化体系当中的重要新成员，泛素链延长因子E4(Ufd2)在减数分裂过程中的作用和机制尚待研究。本项目将以酵母为模型研究Ufd2在减数分裂过程中的作用，以离体重建的E4体系为基础，研究E4在底物泛素化过程中的分子机制，从而加深我们对E4本质的认识。同时通过多种途径寻找其在减数分裂过程中的底物及与其互作的蛋白因子，探讨E4对这些蛋白稳定性及功能的影响以期阐明E4在减数分裂过程中的作用机制。

蛋白质的泛素化修饰在减数分裂过程中发挥了重要的调控作用，作为泛素化体系当中的重要新成员，泛素链延长因子E4(Ufd2)在减数分裂过程中的作用和机制尚待研究。本项目通过离体与在体的系统性研究发现Ufd2可以在Ufd4合成的Lys29连接泛素链上催化Lys48连接的多位点单泛素化，进而形成树枝状泛素链。Ufd2催化此类反应需要其氨基端的两个环区识别底物上Lys29连接泛素链。Ufd2催化合成的这种树枝状泛素链可以被蛋白酶体衔接蛋白识别，进而将这些被修饰了的底物蛋白转运到蛋白酶小体上降解。因此，Ufd2可以作为一种新型的泛素链连接形式转换因子，将非降解型泛素链信号转换为可被蛋白酶体识别的可降解型泛素链信号，进而促进修饰底物的降解。Ufd2泛素链连接形式转换的功能在减数分裂中发挥重要作用。通过系统性的筛选，我们鉴定出Shp1为Ufd2潜在的泛素化修饰底物。Ufd2可以通过调节Shp1的蛋白水平影响Glc7的定位进而影响减数分裂过程。本项目系统性的阐述了E4(Ufd2)催化泛素化修饰机制以及其在减数分裂中的作用机制，大大的拓展了人们对蛋白质泛素化修饰领域的认识，为深入研究蛋白质泛素化修饰在减数分裂中的作用机制提供了理论支撑。