泛素化是一种重要的真核生物蛋白质翻译后修饰方式，它决定了被修饰蛋白的命运。泛素化的过程分为三步系列的酶促反应，分别由E1、E2、和E3来催化，并最终使泛素共价地结合到了底物蛋白上。通常来讲，整个泛素化途径至少需要五个蛋白的参与：泛素单体、E1、E2、E3和底物蛋白。

　　

　　中科院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心吕东平研究组利用合成生物学的手段，将编码以上5个植物蛋白的基因同时在同一大肠杆菌细胞中表达，获得了植物泛素化途径在细菌中的重建（图1）。

　　

　　该系统具有以下优点：1）植物泛素化组分在细菌中表达后，直接参与了泛素化反应，因此免去了预先表达纯化这些蛋白质的步骤，这对于那些水溶性差的蛋白尤为重要；2）在该系统中，所有植物蛋白均在活细胞内进行泛素化反应；3）利用该系统可以产生大量的泛素修饰蛋白，这有利于下一步的泛素化位点鉴定和生化研究。因此，该系统提供了一种研究植物蛋白质泛素化的新方法。

　　

　　该研究成果于2017年5月16日在 Plant Journal 杂志以 Technical advance 的形式在线发表（DOI: 10.1111/tpj.13603）。研究组硕士研究生韩玉芳为论文第一作者，硕士毕业生孙建杭为共同第一作者。该研究得到了国家自然基金、973计划和植物基因组学国家重点实验室的资助。

　　图1. 植物泛素化在细菌中的重建，以ABI3及其对应的E3 泛素连接酶AIP2为例。a. 将编码ABI3（底物），E1，AIP2（E3），E2和Ub（泛素单体）的基因构建到三个带有不同选择性标记的且相容的原核表达载体中；b. 利用不同的相应标签抗体对这五个蛋白在泛素化中的状态进行检测。