蛋白質線性泛素化是一種特殊的泛素化修飾方式，其多聚泛素鏈以首尾方式連接。細胞內的線性泛素化穩態受到線性泛素催化複合物LUBAC (由HOIP, HOIL-1L、SHARPIN組成) 和特異性去線性泛素化酶OTULIN (又稱FAM105B或Gumby) 嚴格調控。機體內線性泛素化失調常會導致免疫功能異常和炎症反應。目前鑑定到的線性泛素化底物包括NEMO、ASC、RIPK1、CENP-E等。由於技術受限，當前對於線形泛素化的研究還處於起步階段。針對活細胞中線性泛素化底物的規模化分析和鑑定，不僅將擴展人們對於線性泛素化功能多樣性的認知，還將為線性泛素化信號傳導機制提供新的思路。
近日，軍事醫學研究院段小濤課題組在Nucleic Acid Research雜誌發表了題為A bio-orthogonal linear ubiquitin probe identifies STAT3 as a direct substrate of OTULIN in glioblastoma的研究論文。
段小濤團隊利用遺傳密碼子擴展技術構建了線性泛素化生物正交反應探針，將一個非天然胺基酸嵌入到天然泛素分子中。此工程化的泛素探針（NAEK-Ub）與天然泛素差異很小，很好的保持了泛素分子的功能。將其與點擊化學反應和組學技術聯用，可以特異性釣取細胞中線性泛素化修飾的直接底物，從而實現對活細胞中線性泛素化蛋白的準確富集與鑑定。依託本技術體系，段小濤團隊在腦膠質瘤細胞中鑑定到了重要的線性泛素化底物STAT3。進一步的機制研究證明，正常情況下STAT3通過線性泛素化鏈招募磷酸酶TC-PTP維持靜息狀態。但在腦膠質瘤幹細胞中，由於去線性泛素化酶OTULIN的異常高表達，降低了STAT3線性泛素化修飾的內源水平，使得STAT3處於持續激活狀態，從而促進腦膠質瘤幹細胞的乾性維持和自我更新能力。本項研究首次發現STAT3線性泛素化在腦膠質瘤疾病機制中的重要作用，為臨床腦膠質瘤治療提供了新的思路。
軍事醫學研究院助理研究員杜現禮、博士研究生龐靜和解放軍總醫院顧斌副教授為本文共同第一作者。軍事醫學研究院段小濤研究員、王勃副研究員與解放軍總醫院張彤教授為本文共同通訊作者。本項研究得到了北京大學周德敏教授團隊、中科院深圳先進技術研究院司龍龍研究員與中科院上海藥物研究所周虎研究員的指導與幫助。
原文連結： https://doi.org/10.1093/nar/gkad002
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