泛素化的過程

具體過程：泛素化修飾涉及泛素激活酶E1、泛素結合酶E2和泛素連接酶E3的一系列反應:首先在ATP(紅色所示)供能的情況下酶E1(蛋白質編號1r4n)粘附在泛素分子尾部(淡黃色所示)的Cys殘基上(綠色所示,注意在這個結構中,Cys突變為Ala)激活泛素,接著,E1將激活的泛素分子轉移到E2酶上(蛋白質編號1fxt),隨后,E2酶和一些種類不同的E3酶共同識別靶蛋白,對其進行泛素化修飾。根據E3與靶蛋白的相對比例可以將靶蛋白單泛素化修飾和多聚泛素化修飾。E3酶(蛋白質編號1ldk和1fqv)的外形就像一個夾子,靶蛋白連接在中間的空隙內(星號所示)。酶的左側結構域決定靶蛋白的特異性識別,右側結構域定位E2酶以轉移泛素分子。蛋白質泛素化的結果是使得被標記的蛋白質被蛋白酶分解為較小的多肽、氨基酸以及可以重復使用的泛素。 泛素-蛋白酶體途徑是先發現的，也是較普遍的一種內源蛋白降解方式。需要降解的蛋白先被泛素化修飾，然后被蛋白酶體降解。
不過后來又發現，并非所有泛素化修飾都會導致降解。有些泛素化會改變蛋白的活性，導致其他的生物效應，如DNA損傷修復，機體免疫應答等。 蛋白質泛素化作用是后翻譯修飾的一種常見形式，該過程能夠調節不同細胞途徑中各式各樣的蛋白質底物。通過一個三酶級聯（E1-E2-E3），蛋白質的泛素連接由E3泛素連接酶催化，這種酶是cullin-RING復合體超級家族的最佳代表。
在從酵母到人類的各級生物中都保守的DDB1-CUL4-ROC1復合體是最近確定出的cullin-RING泛素連接酶，這種酶調節DNA的修復、DNA復制和轉錄，它能被病毒所破壞。
由于缺少一個規則的SKP1類cullin連接器和一種確定的底物召集結構域，目前人們還不清楚DDB1-CUL4-ROC1 E3復合體如何被裝配起來以對各種蛋白質底物進行泛素化。
在這項新的研究中，DDB1-CUL4A-ROC1復合體被病毒劫持的形式進行了晶體結構分析。分析結果表明DDB1利用一個β-propeller結構域作為cullin骨架結合物，利用一種多變的、附著的獨立雙β-propeller折疊來進行底物的呈遞。
通過對人類的DDB1和CUL4A復合體進行聯系提純，然后進行質譜分析，研究人員確定出了一種新穎的WD40-repeat蛋白家族，這類蛋白直接與DDB1的雙propeller折疊結合并充當E3酶的底物募集模塊。這些結構和蛋白質組學研究結果揭示出了cullin-RING E3復合體的一個新家族的裝配和多功能型背后的結構機制和分子邏輯關系。 E1,E2,E3對底物的泛素化可形成幾種不同的泛素化底物。有的底物蛋白只能被單泛素化，如H2B；有的底物蛋白有多個賴氨酸殘基，在合適條件下會被多位點單泛素化；還有一些蛋白在單個賴氨酸位點會形成多聚泛素鏈，這種多聚泛素鏈可以根據連接泛素鏈的賴氨酸位點的不同可以分為單一、混合以及樹枝狀的結構。