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分享一篇發表在Science advances上的文章，其通訊作者是來自英國杜倫大學的Martin J. Cann教授和美國馬里蘭大學的David Fushman教授。Cann教授主要關注核苷酸介導的信號響應、CO2響應和防御蛋白功能等，Fushman教授則主要關注細胞內信號傳導系統特別是泛素信號系統。

CO2為一種常見的生物體相關的氣體分子，然而此前只有少量研究發現了與CO2調節功能相關的蛋白。CO2除了被少數幾種直接響應無機碳的蛋白識別外，還可以與血紅蛋白等通過氨基的相互作用產生翻譯后修飾。而此前，Cann教授組曾經證明了三乙基氧鎓離子能夠捕捉CO2的同時，可以通過氨甲酰化作用在氨基上產生修飾，并成功鑒定了擬南芥中能夠結合CO2的七種蛋白。后續的研究中，他們又注意到了一種潛在的CO2結合蛋白，UBQ1（Ub extension fusion protein）。由于泛素（Ub）在各個物種之間的保守性，作者猜測哺乳動物中Ub可能會結合CO2，并響應其變化而發揮一些功能。

因此，本文中作者在體外將重組的人源Ub與NaHCO3或者NaH13CO3共孵育，隨后使用TEO捕捉，并通過LC-MS/MS在K33和K48上發現了CO2或者13CO2修飾被TEO捕捉后的質量位移。進一步使用13C-NMR，發現164ppm處氨甲酰碳的特征峰信號隨著NaH13CO3濃度增加而提高，而這一結構能在K6、K33、K48和K63上形成。作者進一步對比K63和K48響應CO2的效果，發現只有K48處的Ub綴合會在CO2濃度增加時受到到抑制，這也暗示了在CO2升高時Ub K48可能發揮功能。

此前已知升高的CO2會抑制NF-κB介導的轉錄過程，但是并不知道其具體機制。作者猜測Ub可能在其中起調節作用，所以構建了使用熒光信號反映NF-κB轉錄活性的報告系統，并在正常5%CO2或者高水平10%CO2的培養條件下對比了正常和K48R突變Ub導致的轉錄影響。結果表明WT Ub在高CO2環境中會導致轉錄減少，而K48R突變能夠抑制這一變化，但是K63R突變則無法改變這一變化。此外，他們還發現在高CO2的情況NF-κB相關的IκB蛋白的降解和p65和定位響應效果會在K48R突變時減少。這些結果說明Ub K48會和CO2結合，并會導致NF-κB通路的變化。

總之，作者證明了泛素是一種CO2結合蛋白，并發現了Ub在響應CO2變化中的作用。

本文作者：MYZ

責任編輯：KLH

文章鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abi5507

原文引用：DOI：10.1126/sciadv.abi5507

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