变构锌抑制和结构域间调控控制不依赖E3的泛素结合酶hUBE2O的催化机制。

UBE2O是一种不依赖E3的E2泛素结合酶，直接结合底物以介导泛素缀合和连接。尽管在多种底物的泛素化中发挥关键作用，但人类UBE2O（hUBE2O）的催化和调控机制仍未完全阐明。在此，我们结合结构域截短、系统突变和精心设计的生化方法，证明hUBE2O通过独特的催化结构介导单泛素化和多聚泛素化。具体而言，hUBE2O缺乏Dedicated催化半胱氨酸用于E3连接酶活性。相反，其不依赖E3的泛素化功能依赖于多个结构域的协调：催化必需的UBC结构域需要侧翼的卷曲螺旋（CC）和C末端调控（CTR）结构域来维持其完全的酶活性，而N末端区域对该酶的活性施加自抑制约束。有趣的是，hUBE2O的活性对其磷酸化和赖氨酸介导的自身泛素化状态不敏感。相反，UBC结构域中的特定非半胱氨酸残基（H939、T995、S1042、T1046、S1060和H1130）成为催化优化的关键调节因子。令人惊讶的是，锌离子作为强效的变构抑制剂出现，与hUBE2O的半胱氨酸结合，空间上阻碍催化位点C1040与泛素的接近。我们的发现揭示了hUBE2O介导的不依赖E3的泛素化受动态结构域间协作和变构调节的支配，为非经典泛素化的机制框架提供了依据，并为开发靶向hUBE2O的调节剂提供了信息。