结构生物化学/生命的三域/古细菌/古细菌中的SAMPylation蛋白
蛋白质翻译后修饰最初是在真核生物中发现的，最近，类似的修饰也发现了一些细菌。这些蛋白结构与泛素相似，可以形成聚合链和蛋白，从而导致共价修饰，为生命的三域带来了新的视角。
一些蛋白质修饰包括磷酸化、乙酰化和糖基化。一些用于研究这些修饰的真核蛋白包括泛素和泛素样衍生物。泛素是一种相对较小的蛋白，包含 76 个氨基酸。在靶蛋白中，泛素 C 末端的 Gly 通常参与与 Lys 残基的结合。通过使用 ATP，泛素 C 末端的 Gly 被激活酶腺苷酸化，然后腺苷酸化后的 Gly 被转移到激活酶本身的半胱氨酸活性位点。然后，泛素移动到一个结合酶，结合的泛素移动到一个蛋白连接酶。在连接酶处，形成一个键并将异肽连接到靶底物的 Lys 残基上。泛素的进一步修饰可以通过使用 N 端或 Lys 残基中的过量泛素来进行。一个称为 26S 蛋白酶体的调节复合物识别需要降解的蛋白。在该复合物中，泛素通过去泛素化蛋白酶 (DUBs) 为进一步泛素化做好准备。真核生物中存在几种泛素样蛋白，它们与泛素具有相同的 β 抓取折叠。所有泛素样蛋白的序列都以 Gly-Gly 结尾。它们通常用于改变蛋白之间的相互作用，将靶蛋白转移到细胞的特定位置。由于其功能，泛素和泛素样蛋白在真核生物中起着重要的作用。
在最近的发现中，蛋白质翻译后修饰在古细菌和细菌中被发现。研究人员正在努力了解靶向蛋白降解的机制。发现，在分枝杆菌中，一种原核泛素样蛋白 (Pup) 作为蛋白酶体降解的起始信号。与泛素折叠不同，Pup 是一种无序蛋白，这意味着尽管其在 C 端的末端序列是 Gly-Gly，但它通过 Glu 而不是通常使用的 Gly 附着到底物。没有观察到多 Pupylation，因此假设单 Pupylation 可能足以用于蛋白降解。只有少数生物体含有 Pup 同源物，而细菌和古细菌则含有泛素。例如，ThiS 和 MoaD 等蛋白具有类似泛素的 β 抓取折叠，它们经历与泛素相似的反应。然而，区别在于 ThiS 和 MoaD 转移硫而不是在蛋白中形成结合。另一种称为 Urm 1 的蛋白，其结构类似于 ThiS 和 Moad，在 tRNA 修饰途径中携带硫。从这些蛋白性质来看，一个提议是，具有类似泛素结构的细菌蛋白可能共价修饰其他蛋白。进行了一项实验来测试嗜盐古细菌中结合物的形成。该实验的标准是所用蛋白必须是小的，并且这些蛋白必须具有 Gly-Gly 的末端序列。在测试的蛋白中，五种蛋白中有三种与泛素样蛋白结合，而剩余的两种小蛋白与其他蛋白形成结合。从获得的结果来看，两种结合蛋白被称为古细菌修饰蛋白。影响修饰特性的因素是生长条件和蛋白酶体亚基的存在。实验结果表明，如果蛋白酶体功能没有完整的库，古细菌修饰蛋白可能参与某些反馈抑制。从古细菌修饰蛋白中去除末端序列 Gly-Gly 消除了两种蛋白的 SAMPlyation，这两种蛋白分别命名为 SAMP1 和 SAMP2。通过在蛋白的 C 端添加 Arg 或 Lys 来揭示 SAMP1 位点。然而，似乎 Lys 是结合过程中的靶氨基酸，尽管可能是 SAMP1 与除 Lys 之外的其他氨基酸结合。在高盐浓度下，蛋白折叠和蛋白活性最大化。与 SAMP1 相反，SAMP2 与 Lys58 结合，这是多泛素化的特征。目前尚不清楚一个聚合物链中可以容纳多少个 SAMP2 用于蛋白酶体降解。最近的研究表明，磷酸化对于蛋白酶体降解过程中的靶蛋白具有重要意义，因为蛋白可以调节真核底物中的泛素化。
在 Lys113 处，SAMP2 与 MoeB（Urm 1 途径中的同源物）之间形成了一个异肽键。该键的形成表明 MoeB 的活性及其稳定性受 SAMP2 调节。参与形成结合物的酶可能与真核结合酶具有相似的结构。SAMPs 蛋白通过 Gly 而不是 Glu 与其他蛋白形成结合物。此外，SAMPylation 涉及真核同源物。对于以上两种情况，它表明古细菌系统与真核泛素系统具有更多的相似性，而细菌的 Pup 系统与真核泛素系统具有较少的相似性。真核生物中参与泛素样蛋白去结合过程的蛋白在细菌和古细菌中都有同源物。
在古细菌中新发现的泛素样蛋白为研究蛋白靶向蛋白酶体提供了新的方向。没有强有力的证据支持 SAMPs 参与真核和细菌物种中的蛋白靶向蛋白酶体。为了找到蛋白酶体对 SAMPylation 的功能，仔细检查蛋白酶体突变体中的转录变化。突变的蛋白酶体功能促进特定转录本的翻译，从而导致蛋白积累。另一个发现是，所有原核生物都含有泛素样蛋白，这意味着泛素样蛋白不仅限于在古细菌中发现。尽管翻译后修饰被认为只存在于真核域中，但新的发现导致了对翻译后修饰也存在于所有类型生物体中的新理解。
K. Heran Darwin 和 Kay Hofmann。“古细菌中的 SAMPyling 蛋白”。http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2892244/pdf/nihms-188535.pdf