細胞內蛋白質降解的主要途徑有哪些

真核細胞內蛋白質的降解途徑主要有三種，溶酶體途徑、泛素化途徑和胱天蛋白酶(caspase)途徑。
1、溶酶體途徑：蛋白質在同酶體的酸性環境中被相應的酶降解，然后通過溶酶體膜的載體蛋白運送至細胞液，補充胞液代謝庫。胞內蛋白：胞液中有些蛋白質的N端含有KFERQ信號，可以被HSC70識別結合，HSC70幫助這些蛋白質進入溶酶體，被蛋白水解酶降解。胞外蛋白：通過胞吞作用或胞飲作用進入細胞，在溶酶體中降解。
2、泛素-蛋白水解酶途徑：一種特異性降解蛋白的重要途徑，參與機體多種代謝活動，主要降解細胞周期蛋白Cyclin、紡錘體相關蛋白、細胞表面受體如表皮生長因子受體、轉錄因子如NF-KB、腫瘤抑制因子如P53、癌基因產物等；應激條件下胞內變性蛋白及異常蛋白也是通過該途徑降解。該通路依賴ATP，有兩步構成，即靶蛋白的多聚泛素化?多聚泛素化的蛋白質被26S蛋白水解酶復合體水解。
(1)、物質基礎：
泛素(ubiquitin)：一種76個氨基酸組成的蛋白質，廣泛存在于真核生物中，又稱遍在蛋白。在一系列酶的作用下被轉移到靶蛋白上，介導靶蛋白的降解。
蛋白水解酶(proteasome)：識別、降解泛素化的蛋白質的復合物，由30多種蛋白質及酶組成，其沉降系數為26S，又稱26S蛋白酶體，由20S的圓柱狀催化顆粒和19S的蓋狀調節顆粒組成，是一個具有胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶、胱天蛋白酶等活性的多功能酶。所有蛋白酶體的活性中心都含有Thr殘基。經泛素化的底物蛋白可以被26S蛋白酶體的蓋狀調節顆粒識別，并被運送到20S的圓柱狀核心內，在多種酶的作用下水解為寡肽，最后從蛋白酶體中釋放出來。泛素則在去泛素化酶的作用下與底物解離后回到胞質重新利用。
(2)、具體過程：
①靶蛋白的多聚泛素化：泛素激活酶E1利用ATP在泛素分子C端Gly殘基與其自身的半胱氨酸的SH間形成高能硫脂鍵，活化的泛素再被轉移到泛素結合酶E2上，在泛素連接酶E3的作用下，泛素分子從E2轉移到靶蛋白，與靶蛋白的Lys的ε-NH2形成異肽鍵，接著下一個泛素分子的C-末端連接到前一個泛素的lys48上，完成多聚泛素化(一般多于4個)
②多聚泛素化的蛋白質被26S蛋白水解酶復合體水解：經泛素化的底物蛋白可以被26S蛋白酶體的蓋狀調節顆粒識別，并被運送到20S的圓柱狀核心內，在多種酶的作用下水解為寡肽，最后從蛋白酶體中釋放出來。泛素則在去泛素化酶的作用下與底物解離后回到胞質重新利用。
3、胱天蛋白酶(caspase)途徑：細胞凋亡的蛋白質降解途徑。
Caspase的含義指該類蛋白酶的活性部位為極為保守的半胱氨酸(cysteine)及特異性切割底物的天冬氨酸(aspase),簡稱caspase。根據其具體功能分為調控caspase(caspase1,2,4,5,8,9,10)和效應caspase(caspase3,6,7,11)。
Caspase以酶原形式存在于正常細胞中，細胞凋亡啟動后被激活。一條途徑是由死亡信號分子和受體結合后的死亡結構域介導，使caspase-8自身催化成為具水解酶活性的蛋白酶，水解下游的caspase-3,6,7等，caspase-3,6,7作用于底物使其降解，導致細胞凋亡；另一條途徑由位于線粒體上的細胞色素C介導，激活caspase-9,活化的caspase-9進而激活caspase-3。細胞凋亡中被降解的蛋白有：DNA損傷修復酶、U1小核核糖核蛋白組分、核纖層蛋白、肌動蛋白和胞襯蛋白等，這些酶及蛋白的降解導致細胞形成凋亡小體，最終被吞噬細胞吞噬消化。
4、其他：有些細胞器具有特有的蛋白水解酶，確保細胞內各項代謝活動有條不紊地進行。如線粒體的La蛋白酶、高爾基體內Kex2水解酶、細胞膜表面的水解酶系統等。