- 首圖說明：CRL2 參與的蛋白質降解機制與其辨認的特定短胜肽特徵。
人類的許多疾病諸如老化、退化性神經疾病及癌症等，都和蛋白質的缺陷有關。為了除去缺陷蛋白，細胞會透過品管降解機制（分解成小片段）「去蕪存菁」。
中央研究院分子生物研究所顏雪琪副研究員研究團隊，日前新發現一個由蛋白質管理蛋白質品質的機制：CRL2 蛋白質能辨識出缺陷蛋白的尾端特徵，進而將其標記、清除。此品管機制的發現為蛋白質降解調控之研究豎起一座里程碑，為蛋白質生物工程應用注入了新的思維，並有助發展蛋白質品管缺陷疾病醫療策略。本研究成果於今年（2018） 5 月發表於國際期刊《分子細胞》（Molecular Cell）。
蛋白質為細胞執行生理功能的重要元件，人體細胞中有上萬種的蛋白質，這些蛋白質可能因製程瑕疵或環境刺激產生缺陷，而有缺陷的蛋白質可能影響其他正常蛋白質的運作，進而危害細胞，甚至整個生物體。
「蛋白質品管」找到並降解有問題的蛋白質
「蛋白質品管降解」機制即：具品管功能的蛋白質將缺陷蛋白降解成無害的胜肽或胺基酸，進而維持細胞健康。然而，人體中卻只有少數蛋白質具有品管功能。這些具品管功能的蛋白質是如何在難以計數的缺陷樣態中，精準地辨認出特徵、揪出有缺陷蛋白，是本次研究團隊特別關注的議題。
顏雪琪副研究員於 2008 年建立「全蛋白質穩定度監測系統」（Global Protein Stability, GPS），可同時偵測細胞中上萬個蛋白質的穩定度。透過此項技術，研究團隊在 2015 年就於在硒蛋白的研究中發現，蛋白質 CRL2 具有蛋白質品管的功能。本次研究團隊沿用此項技術，進一步掌握了 CRL2 的品管機制。
蛋白質 CRL2 如何找到有缺陷的蛋白質？
研究發現，CRL2 可透過多種受器的轉換，快速且準確地辨識缺陷蛋白尾端的特定短胜肽，進而將該蛋白質標記、清除。這些特定短胜肽約由 6 到 10 個胺基酸組成（如附圖），而不同序列的短胜肽也引導不同降解速度。此研究成果將調控蛋白質降解速率的準確度大大提高，可望為蛋白質生物工程的應用帶來新的契機。
除了針對缺陷蛋白，研究團隊也發現蛋白質 CRL2 的品管機制對正常但帶有尾端降解訊號蛋白也適用，由此可知，任何缺陷蛋白質只要接上這些短胜肽，就會被 CRL2 快速且準確地辨識、標記，進而被降解清除。目前，研究團隊已著手檢驗此降解機制的其他生理功能及對蛋白質的整體影響。
- 此論文第一作者為國立臺灣大學生命科學院基因體與系統生物學學位學程博士生林秀娟。本研究由中研院前瞻計畫與科技部專題計畫經費支持進行。原始論文請見此〈C-Terminal End-Directed Protein Elimination by CRL2 Ubiquitin Ligases〉。
- 本文編修自中央研究院分子生物研究所新聞稿，原文為〈自己的品質自己管！發現蛋白質品管機制 可望對生物工程的應用帶來新的契機〉。
參考資料：
- Lin, H. C., Ho, S. C., Chen, Y. Y., Khoo, K. H., Hsu, P. H., & Yen, H. C. S. (2015). CRL2 aids elimination of truncated selenoproteins produced by failed UGA/Sec decoding. Science, 349(6243), 91-95.
- Lin, H. C., Yeh, C. W., Chen, Y. F., Lee, T. T., Hsieh, P. Y., Rusnac, D. V., … & Yen, H. C. S. (2018). C-terminal end-directed protein elimination by CRL2 ubiquitin ligases. Molecular cell, 70(4), 602-613.
