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泛素蛋白酶体系统(UPS)是细胞内蛋白质降解的主要途径，它的目标是错误折叠的或者受到损伤的蛋白，底物蛋白在泛素蛋白酶体中的降解是一个精细调节的、具有高度特异性的过程，也是一个酶的级联反应过程，主要包括泛素激活酶E1、泛素结合酶E2和具有底物特异性的泛素连接酶E3。在这个过程中，泛素或多泛素链会被共价连接到底物蛋白上面。底物蛋白被多泛素化之后，AAAATP酶p97通过与适配体蛋白(adaptor protein)之间的协同作用识别泛素化的蛋白。然后，p97或其核心复合物利用ATP水解的能量将泛素化的蛋白从亚细胞组分上分离下来。最终，泛素化的底物被p97运送到26S蛋白酶体降解或被重复利用。p97能够参与许多信号通路，它的功能多样性与它可以结合多种适配体蛋白密不可分，如它可以与适配体蛋白UBXD7一起参与低氧诱导因子HIF1α的降解过程。人源p97蛋白共包含4个结构域，位于N端的N结构域，两个串联的ATP酶结构域（D1和D2）以及一个C末端的“尾巴”结构。大部分适配体蛋白都结合在N结构域上，少部分结合在C末端的“尾巴”上，D1和D2结构域主要负责ATP的水解。人源UBXD7蛋白也包含4个结构域:位于N端的UBA结构域，负责结合泛素或泛素化的底物;UAS结构域，具体的功能尚不清楚;UIM模块可以结合在被Nedd8修饰的cullin2上面，从而阻碍HIF1α的降解过程;位于C末端的UBX结构域可以与p97的N结构域相互作用，从而招募p97参与底物蛋白的降解过程。 该论文的第一部分工作用单波长反常散射的方法解析了人源UBXD7蛋白的UBX结构域(UBXD7UBX)2.0(A)分辨率的晶体结构。在该结构中，一个不对称单位包含3个分子（分子A，B和C），它们都表现为β抓握折叠。有趣的是，A分子和B分子通过Cys478形成一个分子间的二硫键，而C分子游离在二者之外。生化实验的结果表明UBXD7UBX所处的环境（氧化条件或者还原条件）直接影响它的双体的形成或者解离，这说明形成分子间二硫键的Cys478很可能会参与氧化还原反应。 该论文的第二部分工作用分子置换法解析了人源p97蛋白的N结构域与UBXD7UBX的复合物(p97NTD-UBXD7UBX)2.4(A)分辨率的晶体结构。在该结构中，一个不对称单位包含两个p97NTD-UBXD7UBX复合物分子，p97NTD分子和UBXD7UBX分子表现出1∶1的结合方式。p97NTD和UBXD7UBX之间的相互作用主要是靠大量的氢键相互作用、疏水相互作用和分子间作用力维持的。对两个复合物结构的分析表明，p97NTD和UBXD7UBX之间存在着两种稍微不同的相互作用状态，这两种状态之间最大的差异体现在p97NTD的N-lobe上的Phe52是否将其苯环插入到由UBXD7UBX的Gln414、Met416、Gln480和Thr482所形成的输水口袋中。另外，结构叠加的结果表明UBXD7UBX的二聚化可能会影响p97NTD-UBXD7UBX复合物的形成。除此之外，这部分工作还对参与p97NTD和UBXD7UBX之间相互作用的氨基酸残基做了突变实验，实验结果表明这些氨基酸在p97NTD和UBXD7UBX相互作用过程中都起着重要作用，同时，这也验证了p97NTD-UBXD7UBX复合物的结构。 有多篇文献报道，UBXD7蛋白可以招募p97/NPL4/UFD1复合物参与底物蛋白的降解过程，所以第二部分的工作还利用ITC实验分别测定了人源UFD1蛋白的SHP boX与野生型UBXD7UBX，野生型p97NTD和p97NTD-UBXD7UBX复合物之间的亲和力。ITC实验的结果表明UBXD7可能在p97与UFD1相互作用过程中起到了一定的协同作用，进而增强了UFD1对p97的结合能力，这对底物蛋白在UPS中的降解是十分必要的。 UBXD7蛋白既可以与泛素化的底物结合，也可以与泛素连接酶E3相互作用，还可以招募p97或其核心复合物p97/NPL4/UFD1参与底物蛋白降解过程，所以它在p97介导的泛素蛋白酶体系统中具有非常重要的地位。以上对两个晶体结构的分析和功能实验的结果对我们探究p97和UBXD7在泛素蛋白酶体系统中的作用机制具有重要意义。