泛素结合酶 E2 I；UBE2I

泛素结合酶 E2I
泛素结合酶 UBC9，酵母，同源物；UBC9

HGNC 批准的基因符号：UBE2I

细胞遗传学定位：16p13.3 基因组坐标（GRCh38）：16:1,309,152-1,327,017（来自 NCBI）

▼ 克隆与表达

泛素结合酶（E2s）是参与泛素依赖性蛋白质降解系统的蛋白质家族。在酵母中，至少已鉴定出 10 种不同的 E2；它们参与重要的细胞过程，例如 DNA 修复、细胞周期控制和应激反应。使用带有Wilms肿瘤基因产物（WT1; 阻遏结构域）的酵母2-杂交系统 Wang等人（1996）作为诱饵，孤立出编码酵母泛素结合酶9（UBC9）的人类同源物的cDNA。人 UBC9 与酵母 ubc9 具有 56% 的同一性，并且包含所有 E2 酶的泛素缀合活性所必需的活性位点半胱氨酸。Northern 印迹分析显示，在所有检查的组织中均存在 4.4、2.4 和 1.3 kb 的人类 UBC9 转录本。

Watanabe 等人（1996）同样克隆了 UBE2I，酵母 ubc9 的人类同源物。推导的蛋白质含有158个氨基酸。

Yasugi和Howley（1996）孤立分离出人类UBC9基因。

Nacerddine et al.（2005）指出人类和小鼠UBC9蛋白100%相同。Rajan et al.（2005）指出人类和非洲爪蟾的 UBC9 蛋白是相同的。

▼ 基因功能

Wang et al.（1996）发现人类UBC9可以完全补充酵母ubc9突变株的突变表型。在酵母中，ubc9 通过降解细胞周期蛋白参与细胞周期进程（参见 123835）。Wang等人（1996）提出，人类UBC9可能通过与WT1相互作用发挥类似的作用，WT1能够阻碍真核细胞的细胞周期进程。

Yasugi and Howley（1996）发现人类UBC9可以支持酵母ubc9温度敏感突变体在不允许的温度下生长，表明该基因是酵母ubc9的功能同源物。

RANGAP1（602362）的苏酰化形式与核孔复合物结合，是蛋白质输入细胞核所必需的。Okuma等人（1999）表明SUA1（SAE1；613294）、UBA2（613295）和UBC9体外催化RANGAP1的SUMO化。在不存在 UBC9 的情况下观察到微弱的 RANGAP1 修饰。Okuma et al.（1999）得出的结论是，与需要 E1 泛素激活酶、E2 泛素结合酶和 E3 泛素连接酶的 3 步泛素化反应相比，SUMO 化是一个 2 步反应其中SUA1/UBA2二聚体充当E1酶，UBC9充当E2酶。

脆性组氨酸三联体（FHIT; 601153）是位于3p14.2的候选抑癌基因，在多种人类癌症中被删除。Shi等人（2000）利用酵母2-杂交筛选来寻找体内与FHIT蛋白相互作用的蛋白质，发现UBC9与FHIT特异性相关。UBC9 C 末端的最后 21 个氨基酸似乎对其生物活性并不重要，因为删除这些氨基酸的 UBC9 突变体仍然可以恢复同源 UBC9 基因中含有温度敏感突变的酵母的正常生长。突变分析表明 UBC9 与 FHIT 的 C 端部分相关。FHIT 和 UBC9 之间的相互作用似乎孤立于 FHIT 的酶活性。鉴于酵母UBC9参与S期和M期细胞周期蛋白的降解，Shi等人（2000）得出结论，FHIT可能通过与UBC9的相互作用参与细胞周期控制。

RAD6（179095）途径是真核细胞复制后DNA修复的核心。该途径的两个主要元件是泛素结合酶 RAD6 和 MMS2（603001）-UBC13（603679）异二聚体，它们分别被环指蛋白 RAD18（605256）和 RAD5（608048）招募到染色质。Hoege et al.（2002）表明UBC9，一种小的泛素相关修饰剂（SUMO）结合酶，也与该途径和增殖细胞核抗原（PCNA；PCNA；PCNA）有关。176740）是一种参与DNA合成和修复的DNA聚合酶滑动夹，是一种底物。PCNA 通过 RAD6 和 RAD18 进行单泛素化，并通过 lys63 连接的多泛素化进行修饰，这还需要 MMS2、UBC13 和 RAD5，并通过 UBC9 与 SUMO 缀合。所有 3 个修饰都会影响 PCNA K164 的相同赖氨酸残基，表明它们标记 PCNA 的替代功能。Hoege等人（2002）证明，这些修饰对DNA损伤的抵抗力有不同的影响，损伤诱导的PCNA泛素化是DNA修复的基础，并且在酵母和人类中发生在相同的保守残基上。

Rajan等（2005）发现钾通道K2P1（KCNK1；601745）被非洲爪蟾或人 UBC9 在细胞表面的细胞内 lys274 上进行苏酰化，并且该苏酰化使通道失活。lys274的突变或SENP1（612157）对K2P1的去苏酰化激活了该孔，该孔起到钾泄漏通道的作用。

Carbia-Nagashima et al.（2007）发现人类RSUME（RWDD3；RWDD3；615875）在 COS-7 细胞中增加了整体蛋白质苏酰化。在体外，RSUME 通过增强 UBC9-SUMO1 硫酯的形成以及增强 SUMO1 从硫酯到底物蛋白的转移来增加 UBC9 依赖性 SUMO1 与靶蛋白的缀合。RSUME 增强 I-kappa-B（见 164008）的苏酰化，导致 NF-kappa-B（见 164011）转录活性的抑制，以及 HIF1A（603348）的苏酰化，导致缺氧期间 HIF1A 的稳定。Carbia-Nagashima et al.（2007）得出结论，RSUME增强了UBC9对蛋白质的SUMO化。

Ribet等人（2010）利用免疫印迹和蛋白质组学分析，观察到感染单核细胞增生李斯特氏菌（Lm）的HeLa细胞中SUMO1（601912）和SUMO2（603042）/SUMO3（602231）-高分子质量缀合蛋白均减少。在感染非致病性李斯特菌接种物或李斯特菌溶血素（LLO）毒素缺陷的 Lm 的细胞中没有观察到这种减少，而单独的 LLO 会引发 HeLa 和 Jeg3 细胞中苏酰化蛋白的大量减少。单独使用 LLO 治疗或感染野生型 Lm 会导致 UBC9 水平急剧下降，但不会导致 SAE1 或 SAE2（UBA2）水平显着下降。UBC9 的减少是由于酶的降解而不是改变造成的，并且需要 LLO 与细胞膜结合和孔形成。产气荚膜溶血素 O 和肺炎球菌溶血素（由其他细菌病原体编码的 LLO 样成孔毒素）也会引发 UBC9 的降解。HeLa 细胞中 SUMO1 或 SUMO2 的过度表达会损害 Lm 感染。Ribet et al.（2010）得出的结论是，李斯特菌以及可能的其他病原体通过靶向 UBC9（SUMO 途径的必需酶）来降低对感染至关重要的蛋白质的苏酰化水平，从而抑制宿主反应。

▼ 生化特征

晶体结构

Bernier-Villamor 等人（2002）对哺乳动物 UBC9 和 RANGAP1（602362）C 端结构域（2.5 埃）之间的复合物进行了晶体学分析。这些实验揭示了识别共有SUMO（SUMO1;）的结构决定因素。601912）SUMO 结合蛋白中发现的修饰序列。UBC9 和 RANGAP1 基于结构的诱变和生化分析揭示了 p53（191170）、NFKBIA（164008）和 RANGAP1 的底物结合和 SUMO 修饰所需的不同基序。

Reverter和Lima（2005）描述了UBC9、NUP358/RANBP2（601181）E3连接酶结构域（IR1-M）以及与RANGAP1羧基末端结构域缀合的SUMO1的4蛋白复合物的3.0埃晶体结构。结构见解与通过其他底物获得的生化和动力学数据相结合，支持了一个模型，其中 NUP358/RANBP2 通过结合 SUMO 和 UBC9 将 SUMO-E2-硫酯定位在最佳方向以增强缀合，从而充当 E3。

▼ 基因结构

Nacerddine et al.（2005）确定了小鼠Ubc9基因含有7个外显子。

▼ 测绘

Wang等（1996）通过荧光原位杂交（FISH）将人类UBC9基因定位到染色体16p13.3。Watanabe et al.（1996）通过FISH将UBE2I定位到16p13.3。Tachibana et al.（1996）也通过FISH将UBE2I定位到16p13.3。

▼ 动物模型

为了研究 SUMO 系统在哺乳动物中的重要性，Nacerddine 等人（2005）培育了 Ubc9 蛋白缺陷的小鼠。他们发现单个 Ubc9 等位基因的表达足以产生 Sumo1 缀合蛋白的正常模式；然而，纯合 Ubc9 缺陷导致胚胎死亡。Ubc9 缺失的胚胎在发育早期死亡，即囊胚阶段之后和胚胎第 7.5 天之前。在培养中，突变囊胚可存活长达 2 天，但此后表现出内细胞团的凋亡。突变细胞出现染色体缺陷和核组织的严重改变，如核仁解体、PML（102578）阳性核体和畸形核，以及错误定位的Ran（601179）和RanGAP1（602362）。Nacerddine et al.（2005）得出结论，UBC9 以及 SUMO 途径对于正确的核结构、准确的染色体分离和胚胎活力至关重要。