網(wǎng)織紅細(xì)胞(reticulocyte)-紅細(xì)胞轉(zhuǎn)換是終末分化(terminal differentiation)的一個(gè)經(jīng)典例子。成熟的紅細(xì)胞具有已知最為簡(jiǎn)單的細(xì)胞蛋白質(zhì)組之一，其中血紅蛋白顯著聚集，大約占可溶性蛋白的98%。在網(wǎng)織紅細(xì)胞成熟期間，這種細(xì)胞程序性地清除它的大多數(shù)非特有的組分，與此同時(shí)大量地合成細(xì)胞類型特異性的蛋白(如血紅蛋白)，從而重建它的蛋白質(zhì)組。這種促進(jìn)終末分化細(xì)胞中的可溶性的和正常條件下保持穩(wěn)定的蛋白快速周轉(zhuǎn)的機(jī)制在很大程度上仍是未知的。

泛素-蛋白酶體系統(tǒng)(ubiquitin-proteasome system, UPS)在網(wǎng)織紅細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)到，在那里，它是高度有活性的。然而，它在這種發(fā)育環(huán)境中的功能未被確定。UBE2O是一種泛素偶聯(lián)酶(E2)，它與珠蛋白一起被誘導(dǎo)表達(dá)，而且在這種網(wǎng)織紅細(xì)胞后期更高水平地表達(dá)。

在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)哈佛醫(yī)學(xué)院、波士頓兒童醫(yī)院、圣猶大兒童研究醫(yī)院和加拿大彼得-吉爾根研究與學(xué)習(xí)中心病童醫(yī)院的研究人員鑒定出一種發(fā)生Ube2o無(wú)效突變的貧血小鼠品系，并且利用多重定量蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)以一種無(wú)偏差的和全局的方式鑒定UBE2O的候選底物。他們發(fā)現(xiàn)突變的網(wǎng)織紅細(xì)胞和野生型的網(wǎng)織紅細(xì)胞的蛋白組成存在著顯著的差異，這提示著UBE2O依賴性的泛素化可能靶向它的底物以便被蛋白酶體降解，從而引起蛋白質(zhì)組重建。

為了測(cè)試UBE2O是否足以引起蛋白質(zhì)組重建，這些研究人員對(duì)一種非紅系細(xì)胞系(non-erythroid cell line)進(jìn)行基因改造，從而誘導(dǎo)這些細(xì)胞表達(dá)UBE2O到它的基準(zhǔn)水平之上。一經(jīng)誘導(dǎo)，他們就觀察到這些細(xì)胞中的上百種蛋白水平下降，而且在很多情形下，這些水平下降的蛋白與網(wǎng)織紅細(xì)胞中消除的那些蛋白相同。過(guò)度表達(dá)UBE2O的一種活性位點(diǎn)突變體并不會(huì)產(chǎn)生這種影響。因此，導(dǎo)致這種分化相關(guān)的蛋白質(zhì)組重建的一種特異性的主要組分似乎就是UBE2O本身。這些結(jié)果也表明UBE2O作為一種具有E2和E3(即泛素連接酶)活性的雜合酶發(fā)揮功能。在缺乏其他的特異性因子的幫助下，純化的UBE2O讓通過(guò)蛋白組學(xué)技術(shù)鑒定出的候選底物泛素化，這足以支持這種說(shuō)法。

發(fā)生Ube2o突變的網(wǎng)織紅細(xì)胞的最為突出的表型是小細(xì)胞低色素性貧血(microcytic hypochromic anemia)和核糖體清除存在缺陷，后者在網(wǎng)織紅細(xì)胞成熟中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。當(dāng)這些研究人員將重組UBE2O蛋白加入到發(fā)生Ube2o無(wú)效突變的網(wǎng)織紅細(xì)胞裂解物中時(shí)，泛素主要與核糖體蛋白偶聯(lián)在一起。再者，免疫印跡分析和定量蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)揭示出多種核糖體蛋白在發(fā)生突變的網(wǎng)織紅細(xì)胞中的水平提高了。蔗糖密度梯度分析表明當(dāng)發(fā)生突變的網(wǎng)織紅細(xì)胞在體內(nèi)發(fā)生分化時(shí)，不僅核糖體蛋白，而且核糖體本身都持續(xù)存在。相應(yīng)地，一旦在非紅系細(xì)胞中誘導(dǎo)UBE2O表達(dá)，核糖體就被清除。對(duì)來(lái)自網(wǎng)織紅細(xì)胞的細(xì)胞器(如線粒體)的清除在發(fā)生Ube2o突變的網(wǎng)織紅細(xì)胞中不受影響，這表明它特異性地影響編程的蛋白周轉(zhuǎn)。

純化的UBE2O可讓游離的核糖體蛋白泛素化，這提示著這些蛋白是酶UBE2O的真正底物。然而，UBE2O的底物在自然界中是多樣化的，并不限于核糖體蛋白。UBE2O的結(jié)構(gòu)域以顯著不同的特異性結(jié)合到底物上。因此，UBE2O的廣譜特異性反映了這種酶存在多個(gè)底物識(shí)別結(jié)構(gòu)域。

蛋白酶體抑制劑會(huì)阻止網(wǎng)織紅細(xì)胞中的UBE2O依賴性的底物降解，不過(guò)UBE2O沒(méi)有多聚泛素鏈(polyubiquitin chain)。相反，UBE2O將單個(gè)泛素基團(tuán)添加到底物的多個(gè)位點(diǎn)上。在體外，蛋白酶體抑制劑處理導(dǎo)致很多氨基酸耗竭，這一結(jié)構(gòu)提示著泛素化的底物通過(guò)網(wǎng)織紅細(xì)胞蛋白酶體足以提供mRNA后期表達(dá)所需的氨基酸。在紅細(xì)胞生成后期，幾種泛素偶聯(lián)酶和泛素連接酶與Ube2o 誘導(dǎo)表達(dá)，與此同時(shí)UPS的大多數(shù)組分消失了。這些研究人員提出UPS在紅細(xì)胞成熟期間不僅會(huì)增加，而且經(jīng)過(guò)廣泛的重新配置，從而促進(jìn)它的蛋白質(zhì)組重建。

總之，一種高度特化的UPS在網(wǎng)織紅細(xì)胞中表達(dá)，而且被用來(lái)在全局水平上重建這些細(xì)胞的蛋白質(zhì)組。UBE2O是一種E2-E3雜合酶，作為一種主要的特異性因子在這個(gè)過(guò)程中發(fā)揮功能，而且可能也在其他的分化細(xì)胞中(比如在晶狀體中)發(fā)揮功能：誘導(dǎo)泛素化因子(ubiquitinating factor)表達(dá)可能促進(jìn)細(xì)胞的蛋白質(zhì)組化繁為簡(jiǎn)。