泛素化是蛋白质翻译后修饰方式之一,其修饰和去修饰过程分别由泛素化酶组(E1、E2和E3)和去泛素化水解酶(DUB)催化完成。去泛素化蛋白水解酶分为六个亚家族,共有近100个家族成员,他们保证了体内蛋白质泛素化和去泛素化的动态平衡,以实现对细胞生命活动如细胞的代谢、分化、增殖等过程的精确调控。其中USP亚家族最为庞大,成员数量占去泛素化水解酶总量50%以上。近年来的研究报道发现,部分USP家族成员的表达异常和功能紊乱与癌症的发生发展密切相关。由上可知,从结构生物学角度阐明USP的功能调控机制具有重要的科学意义。此外,USP相关的结构生物学研究成果,还可以进一步指导我们理性的设计具有抗癌活性的USP抑制剂,从而为癌症的治疗做出贡献。本论文的研究目标Usp25和Usp28均为USP家族成员,且具有重要的生理功能。Usp25参与肌生成、内质网蛋白质降解、免疫信号调节等多种重要的生理过程,而Usp28的异常表达与癌症的发生、发展密切相关。Usp25与Usp28具有较高的序列同源性,它们都是由一个N端泛素结合结构区域UBR(包含UBA、UIM结构域)和一个核心的催化结构域USP构成。泛素结合结构区域UBR通过参与对泛素底物的识别而在Usp25和Usp28的催化功能展示过程中发挥重要调控作用。此外,需要指出的是,在Usp25和Usp28的泛素结合结构区域中还包含一个和类泛素蛋白SUMO相互作用的区域(SIM),这一事实提示我们SUMO分子有可能参与对Usp25和Usp28酶活功能展示的调控。在本论文中,我们主要采用液体核磁共振以及生化实验等手段研究Usp25和Usp28的N端UBR结构区域在它们的酶活展示过程中所发挥的作用。研究结果显示,UBR结构区域能够特异性的结合泛素以及SUMO2。SUMO2与UBR结构域SIM区的非共价结合,会竞争性的屏蔽UBR结构域与泛素底物之间的相互作用,从而下调Usp25和Usp28的去泛素水解能力。最终,基于已获得的实验结果,我们提出了UBR结构区域调控Usp25和Usp28酶活功能的分子机制模型。