人类蛋白质在合成之后经历了各种各样的化学修饰。这些修饰调节了它们的结构、功能和稳定性。EMBL格勒诺布尔大学Bhogaraju小组的研究人员开发了一种新方法来研究一种称为泛素化的关键蛋白质修饰过程。泛素化在多种细胞功能中起着不可或缺的作用，其失调导致许多人类疾病，包括神经变性和癌症。

在泛素化过程中，一组被称为E3泛素连接酶的酶将一个叫做泛素的小蛋白质连接到其他蛋白质上。这种标记反过来又有助于确定目标蛋白的命运。泛素化在人类中非常普遍，据估计，每个人类蛋白质在其一生中至少经历一次泛素化。

人类存在600多个E3连接酶基因，约占人类基因组的3%，反映了泛素化细胞功能的多样性。绘制人类E3靶蛋白图谱可以帮助我们了解它们的功能，并最终将它们用于治疗。

然而，大量的E3连接酶和它们的靶标仍然没有得到很好的表征，其中一个原因是它们的相互作用具有极其短暂的性质。当前映射此类交互的方法也是高度资源密集型的，这限制了它们的使用和可扩展性。

为了解决这个问题，Bhogaraju小组研究了各种生理环境下的泛素化途径，开发了一种简单、经济的方法，名为Ub-POD，可以快速、轻松地直接在人类细胞中标记给定E3连接酶的靶标。

这项工作最近发表在《Science Advances》杂志上，由Bhogaraju小组的EMBO博士后Urbi Mukhopadhyay领导，他发现了一种方法，可以直接在细胞内用生物素有效地标记给定E3连接酶的泛素化目标。这使得以后可以使用一种称为定量质谱法的技术来识别目标。生物素是一种小的有机化合物，可以生物化学地附着在感兴趣的蛋白质上，并用于从混合样品中分离蛋白质。

该方法的简单性和常用化学物质的使用意味着它可以在世界上任何地方使用，在任何拥有基本分子生物学设施的实验室中使用。

利用这种方法，作为原理证明，研究人员发现了E3连接酶的新靶点，RAD18和CHIP，它们分别与癌症和神经退行性疾病有关。

慕尼黑路德维希-马克西米利安大学(LMU)的Christian Behrend实验室是Bhogaraju小组的合作者，他们也将这种方法应用于TRAF6——另一种E3连接酶和一种关键的免疫信号调节因子——并成功地鉴定了已知的和新的底物。

未来，该团队计划将这种方法应用于所有已知的人类E3酶。

格勒诺布尔EMBL小组组长Sagar Bhogaraju说：“我们相信这将有助于填补蛋白激酶家族和泛素连接酶家族之间治疗空间的差距。尽管含有类似数量的酶，但fda批准的靶向激酶的治疗药物约有80种，而靶向泛素系统的药物只有少数。我们开发的方法将有助于扩大E3连接酶或其底物作为药物靶点的范围。”