1、蛋白酶體蛋白酶體是在真核生物和古菌中普遍存在的，在一些原核生物中也存在的一種巨型蛋白質復合物。在真核生物中，蛋白酶體位于細胞核和細胞質中。蛋白酶體的主要作用是降解細胞不需要的或受到損傷的蛋白質，這一作用是通過打斷肽鍵的化學反應來實現。能夠發揮這一作用的酶被稱為蛋白酶。蛋白酶體是細胞用來調控特定蛋白質和除去錯誤折疊蛋白質的主要機制。經過蛋白酶體的降解，蛋白質被切割為約7-8個氨基酸長的肽段；這些肽段可以被進一步降解為單個氨基酸分子，然后被用于合成新的蛋白質。需要被降解的蛋白質會先被一個稱為泛素的小型蛋白質所標記（即連接上）。這一標記反應是被泛素連接酶所催化。一旦一個蛋白質被標記上一個泛素分子，就

2、會引發其它連接酶加上更多的泛素分子；這就形成了可以與蛋白酶體結合的“多泛素鏈”，從而將蛋白酶體帶到這一標記的蛋白質上，開始其降解過程。 從結構上看，蛋白酶體是一個桶狀的復合物，包括一個由四個堆積在一起的環所組成的“核心”（右圖中藍色部分），核心中空，形成一個空腔。其中，每一個環由七個蛋白質分子組成。中間的兩個環各由七個亞基組成，并含有六個蛋白酶的活性位點。這些位點位于環的內表面，所以蛋白質必須進入到蛋白酶體的“空腔”中才能夠被降解。外部的兩個環各含有七個亞基，可以發揮“門”的作用，是蛋白質進入“空腔”中的必由之路。這些亞基，或者說“門”，是由結合在它們上的“帽”狀結構（即調節顆粒，右圖中紅色部

3、分）進行控制；調節顆粒可以識別連接在蛋白質上的多泛素鏈標簽，并啟動降解過程。包括泛素化和蛋白酶體降解的整個系統被稱為“泛素-蛋白酶體系統”。蛋白酶體降解途徑對于許多細胞進程，包括細胞周期、基因表達的調控、氧化應激反應等，都是必不可少的。2004年諾貝爾化學獎的獲獎主題就是蛋白質酶解在細胞中的重要性和泛素在酶解途徑的作用，而三位獲獎者為阿龍·切哈諾沃、阿夫拉姆·赫什科和歐文·羅斯。發現在發現泛素-蛋白酶體系統之前，細胞中的蛋白質降解被認為主要依賴于溶酶體，一種膜包裹的囊狀細胞器，內部為酸性環境且充滿了蛋白酶，可以降解并回收外源蛋白質以及衰老或損傷的細胞器。然而，在對

4、網織紅血球的研究中發現，在缺少溶酶體的情況下，ATP依賴的蛋白質降解依然能夠發生；這一結果提示，細胞中存在另一種蛋白質降解機制。1978年，一些研究者發現這一新的降解機制有多種不同的蛋白質參與，在當時被認為是新的蛋白酶。隨后在對組蛋白修飾的研究工作中發現，組蛋白發生了意外的共價修飾：組蛋白上的一個賴氨酸殘基與泛素蛋白C-端的甘氨酸殘基之間形成了共價連接，但其對應的功能未知。而后又發現先前鑒定的一個參與新的降解機制的蛋白質，ATP依賴的蛋白質水解因子1（ATP-dependent proteolysis factor 1，APF-1），實際上就是泛素。這些早期的工作導致了1970年代末和1980

5、年代初，泛素-蛋白酶體系統在以色列技術工程學院（Technion Israel Institute of Technology）阿夫拉姆·赫什科的實驗室中發現，而阿龍·切哈諾沃是當時實驗室中的一名研究生。正是在福克斯詹士癌癥中心（Fox Chase Cancer Center）歐文·羅斯的實驗室做訪問研究期間，赫什科提出了關鍵的概念性想法，而羅斯后來并沒有對自己在其中的貢獻加以強調。8由于他們在發現泛素-蛋白酶體系統上的貢獻，這三人一起分享了2004年度的諾貝爾化學獎。雖然1980年代中期，已經有電子顯微學數據顯示蛋白酶體的堆積環結構，但直到1994年，第一個蛋白

6、酶體核心顆粒的原子分辨率結構才通過X射線晶體學獲得解析。至2000年，研究者用酵母中的20S核心顆粒與錐蟲的11S調節顆粒構造了異源蛋白酶體復合物，并解析了這一復合物的結構。但截止至2007年，還沒有獲得核心顆粒與真核生物中更為常見的20S調節顆粒的蛋白酶體復合物結構。結構和組成從上往下看核心顆粒的簡化結構。可以看出環結構存在七次軸對稱。蛋白酶體的組分通常根據它們的斯韋德貝里沉降系數（以“S”來標記）來命名。最普遍的蛋白酶體的形式是26S蛋白酶體，其分子量約為2000kDa，包含有一個20S核心顆粒和兩個19S調節顆粒。核心顆粒為中空結構，將剪切蛋白質的活性位點圍在“洞”中；將核心顆粒的兩端敞

7、開，目的蛋白質就可以進入“洞”中。核心顆粒的每一端都連接著一個19S調節顆粒，每個調節顆粒都含有多個ATP酶活性位點和泛素結合位點；調節顆粒可以識別多泛素化的蛋白質，并將它們傳送到核心顆粒中。除了19S調節顆粒外，還存在另一種調節顆粒，即11S顆粒；11S調節顆粒可以以類似于19S顆粒的方式與核心顆粒結合；11S顆粒可能在降解外源肽（如病毒感染后產生的肽段）上發揮作用。20S核心顆粒不同的生物體中，20S核心顆粒中亞基的數量和差異性都有所不同；就亞基數量而言，多細胞生物比單細胞生物要多，真核生物比原核生物多。所有的20S顆粒都由四個堆積的七元環所組成，這些環結構則是由兩種不同的亞基構成：亞基為

8、結構性蛋白，而 亞基則發揮主要的催化作用。外部的兩個環，每個環都含有七個亞基，一方面作為調節顆粒的結合部，另一方面發揮“門”的作用，阻止蛋白質不受調控地進入核心顆粒的內部。內部的兩個環，每個環都含有七個亞基，且包含蛋白酶活性位點，用于蛋白質水解反應。蛋白酶體的大小在不同物種之間相當保守，其長和寬分別為約150 Å和115 Å。其內部孔道寬為近53 Å，而入口處則只有13 Å的寬度, 這就提示蛋白質要進入其中，需要先被至少部分去折疊。在古菌（如Thermoplasma acidophilum）中，所有的亞基和所有的亞

9、基是等同的；而真核生物的蛋白酶體（如酵母）中，每個亞基都不相同，即和亞基都含有七種不同的亞基。在哺乳動物中，1、2和5亞基具有催化作用；雖然它們有著共同的催化機制，但它們具有不同的底物特異性，分別為類胰凝乳蛋白酶型、類胰蛋白酶型和肽谷氨酰基肽水解（peptidyl-glutamyl peptide-hydrolyzing）。在暴露于前炎癥信號（如細胞因子，特別是干擾素）時，細胞應激反應會促使造血細胞表達另一些形式的亞基，即1i、2i和5i。由這些替代亞基所組裝成的蛋白酶體又被稱為“免疫蛋白酶體”（immunoproteasome），相對于正常形式的蛋白酶體，其底物特異性發生了變化。19S調節顆

10、粒真核生物中的19S顆粒是由19個蛋白質組成的，并可以被分成兩個部分：一個由10個蛋白質組成的可以與20S核心顆粒上的環直接結合的基底，和一個由9個蛋白質組成的結合多泛素鏈的蓋子。其中，10個基底蛋白質中的6個具有ATP酶活性。19S和20S顆粒的結合需要ATP先結合到19S顆粒上的ATP結合位點。ATP的水解對于蛋白酶體降解一個連接泛素的折疊的蛋白質是必不可少的，而ATP水解所產生的能量主要是用于蛋白質的去折疊、核心顆粒的孔道開放還是兩者皆有，則還不清楚。截止到2006年，26S蛋白酶體的結構還沒有獲得解析。19S顆粒的每個組分都有它們自己的調控作用。Gankyrin，一個近期鑒定出的癌蛋白

11、，是19S顆粒的組分之一，可以與細胞周期蛋白依賴性激酶CDK4緊密結合，并且通過與泛素連接酶MDM2的結合，在識別泛素化的p53蛋白中發揮作用。Gankyrin具有抗凋亡作用，其被發現在一些類型的腫瘤細胞（如肝癌細胞）中過表達。11S調節顆粒20S核心顆粒也可以與第二種調節顆粒，即11S顆粒相結合。11S調節顆粒又被稱為PA28或REG。它是七聚體結構，不包含任何ATP酶，能夠促進短肽而不是完整的蛋白質的降解。這可能是因為由11S顆粒與核心顆粒所組成的復合物無法將大的底物去折疊。11S顆粒的調控機制與19S顆粒的機制類似，是通過其亞基的C末端結合核心顆粒，并誘發環發生構象變化，從而打開20S核

12、心顆粒的“門”，使得底物蛋白質可以進入核心顆粒。11S顆粒的表達受干擾素的誘導，并且負責與免疫蛋白酶體的亞基一起生成結合到主要組織相容性復合體上的肽段。組裝機制蛋白酶體的組裝是一個十分復雜的過程，這是因為必須將所有的數量眾多的亞基正確地結合到一起才能形成一個有活性的核心顆粒復合物。亞基被合成后，其N末端帶有“前肽”（propeptide）；在組裝20S顆粒的過程中，“前肽”通過翻譯后修飾作用以暴露出活性位點。整個組裝過程雖然復雜，卻也十分有序。首先，將亞基組裝為七元環，為對應的前環提供模板，然后完成前環的組裝，這樣一個七亞基的前環和一個七亞基的環就形成了半個核心顆粒。對于環的組裝機制，目前還沒

13、有定論。接著，兩個半個核心顆粒之間的兩個環相結合，并觸發蘇氨酸依賴的“前肽”的自降解，從而暴露出活性位點，這就組裝成了一個有活性的20S核心顆粒。環之間的這種相互作用主要是由保守的螺旋殘基之間的鹽橋和疏水相互作用來介導的；而通過突變這些保守殘基，可以破壞蛋白酶體的組裝，從而從另一方面證實了這些殘基對于組裝的重要性。對于19S調節顆粒的組裝和成熟過程的了解較少。目前的看法認為19S調節顆粒是由兩個不同的部分，即含ATP酶的基底部分和泛素識別的蓋子部分組裝而成。其中，基底部分中的六個ATP酶可以通過卷曲螺旋（coiled-coil）的相互作用以配對的方式結合在一起。調節顆粒中19個亞基的這樣的組裝

14、順序很可能是一種調控機制，用于阻止在組裝完成之前將活性位點暴露出來。蛋白質降解過程泛素化和定靶需要被蛋白酶體降解的蛋白質會先被連接上泛素作為標記，即蛋白質上的一個賴氨酸與泛素之間形成共價連接。這一過程是一個三酶級聯反應，即需要有由三個酶催化的一系列反應的發生，整個過程被稱為泛素化信號通路。在第一步反應中，泛素活化酶（又被稱為E1）水解ATP并將一個泛素分子腺苷酸化。接著，泛素被轉移到E1的活性中心的半胱氨酸殘基上，并伴隨著第二個泛素分子的腺苷酸化。被腺苷酸化的泛素分子接著被轉移到第二個酶，泛素交聯酶（E2）的半胱氨酸殘基上。最后，高度保守的泛素連接酶（E3）家族中的一員（根據底物蛋白質的不同而

15、不同）識別特定的需要被泛素化的靶蛋白，并催化泛素分子從E2上轉移到靶蛋白上。靶蛋白在被蛋白酶體識別之前，必須被標記上至少四個泛素單體分子（以多泛素鏈的形式）。因此，是E3使得這一系統具有了底物特異性。 E1、E2和E3蛋白的數量依賴于生物體和細胞類型，人體中就存在大量不同的E3蛋白，這說明泛素-蛋白酶體系統可以作用于數量巨大的靶蛋白。多泛素化后的蛋白質是如何被蛋白酶體所識別的，還沒有完全弄清。泛素受體蛋白的N末端具有一個類泛素結構域，以及一至多個泛素結合結構域。類泛素結構域可以被19S調節顆粒所識別，而泛素結合結構域可以通過形成三螺旋束來結合泛素。這些受體蛋白可能能夠結合多泛素化的蛋白質并將其

16、攜帶到蛋白酶體，而關于這種結合的特異性和調控機制還不清楚。泛素蛋白自身由76個殘基所組成，以“泛素”為名是因為它在生物體中廣泛存在：具有高度保守的序列并且存在于所有已知的真核生物體中。真核生物中編碼泛素的基因以串聯重復（tandem repeat）的方式排列，這可能是因為大量轉錄的需要，為細胞生產足夠多的泛素。有人提出泛素是目前發現的進化速度最慢的蛋白質。去折疊和移位泛素化后的蛋白質（以下稱為底物蛋白）被19S調節顆粒所識別，這一過程是一個ATP依賴的結合過程。然后，底物蛋白必須進入20S核心顆粒的內部孔道，以便與位于其中的水解活性位點接觸。由于20S顆粒的孔道相對狹窄，而且兩端由環中亞基的N

17、末端控制開關，所以底物蛋白在進入核心顆粒之前必須至少部分去折疊。將去折疊的蛋白質傳遞進入核心顆粒的過程被稱為“移位”（translocation），而移位必須發生在去泛素化之后。但目前對于底物蛋白的去泛素化和去折疊機制還不了解。在整個降解反應過程中，那一步是限速步取決于底物蛋白的類別；對于一些蛋白質，去折疊過程是限速步，而對于另一些蛋白質，可能是去泛素化為限速因子。至于哪些底物蛋白在移位之前必須去折疊，還未有結論，而牢固的三級結構和一些特殊的非局部相互作用，如二硫鍵，能夠抑制降解。由亞基所形成的“門”可以阻止長于四個殘基的多肽進入20S顆粒的內部。在識別步驟開始前結合上的ATP分子在移位發生前

18、被水解，而對于水解產生的能量是用于蛋白質去折疊還是“門”的打開還有爭議。26S蛋白酶體在存在無法水解的ATP類似物（即無法獲得水解產生的能量）的情況下，依然可以降解去折疊的蛋白質，但卻無法降解折疊的蛋白質；這一結果說明ATP水解所產生的能量至少部分被用于蛋白質去折疊。在19S帽子處于ATP結合狀態時，去折疊的底物蛋白可以由促進擴散作用，傳遞通過開啟的“門”。球蛋白去折疊的機制是基本類似的，但在一定程度上也取決于蛋白質的氨基酸序列。研究者發現含有較長的甘氨酸或丙氨酸序列可以抑制去折疊，從而降低蛋白酶體的降解效率；其結果是生成含有部分去折疊蛋白質的混合物，這可能是由于ATP水解和去折疊步驟之間的脫

19、節所導致的。自然界中的一些蛋白質也有這樣的甘氨酸-丙氨酸重復序列存在，如蠶絲中的絲心蛋白（fibroin）；值得一提的是，特定的人類皰疹病毒基因的表達產物也含有這樣的序列，通過抑制蛋白酶體的作用，阻止了抗原呈遞到主要組織相容性復合體上，從而有助于病毒的繁殖。蛋白質的降解蛋白質的降解由20S核心顆粒中的亞基進行，其機制被認為是蘇氨酸依賴的親核攻擊。這一機制可能需要有一個結合的水分子參與活性的蘇氨酸上羥基的去質子化。降解發生在核心顆粒中間的兩個環內的孔道里，一般不生成部分降解的產物，而是將底物蛋白完全降解為長度一定的肽段；肽段的長度一般為7-9個殘基，但根據生物體和底物蛋白的不同，長度范圍可以從4

20、-25個殘基不等。決定分解產物中肽段長度的機制，目前還沒有完全弄清。雖然具有催化活性的三個亞基具有共同的降解機制，但它們對于底物的特異性卻略有不同，分別為類胰凝乳蛋白酶型、類胰蛋白酶型和肽谷氨酰基肽水解型。這種對于底物特異性的差異是來自于靠近活性位點的局部殘基與底物之間的相互作用的不同。每一個具有催化活性的亞基也都含有一個降解所必需的保守的賴氨酸。雖然蛋白酶體通常生成非常短的降解片斷，但在一些情況下，這些降解產物自身是具有生物學活性的功能分子。特定的轉錄因子，包括哺乳動物的NF-B復合物中的一個組分，合成后是以無活性的前體分子存在，在經過泛素化和蛋白酶降解后，才轉變為活性分子。這種降解需要蛋白

21、酶體剪切蛋白質的中間部分，而不是通常情況下的從蛋白質的一端開始的剪切。有人提出，需要被剪切的中間部分為一個長的loop，位于蛋白表面，從而可以作為蛋白酶體的底物進入其內部孔道，而蛋白質的其他部分依然在孔道外，并不會被降解。在酵母蛋白中也發現了類似的現象；這種選擇性降解被稱為“受調控的泛素-蛋白酶體依賴的剪切”（regulated ubiquitin/proteasome dependent processing）。非泛素依賴的降解雖然大多數的蛋白酶體的底物必須在降解之前被泛素化，但仍然有一些例外的情況，尤其是在蛋白酶體參與蛋白質的翻譯后處理過程中。一個主要的例子是蛋白酶體通過將p105蛋白剪切

22、為p50蛋白來激活NF-B。一些由于存在無結構區域（參見intrinsically unstructured proteins）而被推測具有不穩定性的蛋白質也可以通過非泛素依賴的途徑被降解。鳥氨酸脫羧酶是最著名的非泛素依賴途徑中蛋白酶體的底物。對于關鍵的細胞周期調控因子，如p53蛋白的非泛素依賴的降解機制已經有報道，雖然p53蛋白也可以通過泛素依賴的途徑被降解。此外，在一定的細胞應激條件下，結構不正常、錯誤折疊或者過度氧化的蛋白質也都會進入非泛素依賴的和非19S顆粒依賴的降解途徑。進化20S蛋白酶體在真核生物中廣泛存在且必不可少。一些原核生物，包括許多古菌和細菌中的放線菌也含有20S蛋白酶體的

23、同源體，即大多數細菌都含有的熱休克基因hslV和hslU，這兩個基因所編碼的蛋白質可以形成雙層環狀多聚體和ATP酶。一些研究者認為HslV蛋白很可能類似于20S蛋白酶體的祖先。一般來說，HslV蛋白對于細菌不是必要的，且并非所有的細菌都含有這一蛋白，而原生生物同時含有20S蛋白酶體和HslV蛋白系統。序列分析顯示，催化性的亞基在進化過程中分化得比結構性的亞基要早。表達20S蛋白酶體的細菌中，其亞基與古菌以及真核生物的亞基具有高度的序列相似性，而亞基的序列相似程度則低得多。細菌中存在20S蛋白酶體可能是基因水平轉移的結果，而真核生物中各亞基的分化則應是多次基因重復的結果.細胞周期控制細胞周期進程

24、是由一系列細胞周期蛋白依賴性激酶（CDK）來進行調控的，而CDK則是由細胞周期蛋白（cyclin）來激活。有絲分裂的細胞周期蛋白，在細胞中只有幾分鐘壽命，是所有已知的細胞內蛋白中壽命最短的。在CDK-cyclin復合物行使了它的功能之后，復合物中的cyclin就會被多泛素化并由蛋白酶體降解，從而保證了細胞周期的正常運轉。尤其是在細胞退出有絲分裂期時，作為調控組分的cyclin B需要從有絲分裂促進因子上脫落下來，而這一解離過程依賴于蛋白酶體的參與。細胞周期檢控點，如G1期和S期之間的后限制點檢查，也需要蛋白酶體降解cyclin A，而cyclin A的泛素化由一個名為后期促進復合物（anaph

25、ase promoting complex，APC）的E3泛素連接酶來進行.42APC蛋白和Skp1/Cul1/F-box蛋白復合物（即SCF復合物）是降解cyclin和控制檢控點的兩個關鍵調控因子；SCF復合物自身則由APC蛋白來調控，由于Skp2蛋白（SCF復合物中的轉接蛋白）可以在G1期到S期的過渡期中抑制SCF復合物的活性，因此通過泛素化Skp2蛋白，APC蛋白就可以激活SCF復合物。調控植物生長在植物中，茁長素（auxin）或植物激素（phytohormone）的作用是調控植物生長的方向和向性，它們通過細胞信號通路來誘導一系列轉錄因子抑制蛋白（Aux/IAA蛋白）進入蛋白酶體降解途徑

26、。這些抑制蛋白由SCFTIR1蛋白或者由與auxin受體蛋白TIR1結合的SCF蛋白進行泛素化。Aux/IAA蛋白降解后，對auxin反應因子（ARF）家族的轉錄因子的抑制就被解除，從而誘導ARF基因的表達。ARF被激活所導致的結果因植物類型和發育水平的不同而有所差異，但都參與了對根和葉脈生長的指導。ARF蛋白和Aux/IAA蛋白之間配對的特異性被認為是ARF的去抑制作用具有反應特異性的原因。細胞凋亡細胞內外的信號都能夠誘導細胞凋亡或編程性細胞死亡。其結果是細胞內部的組分發生解構，這主要是由特定的蛋白酶半胱天冬酶(caspase)來完成，但同時蛋白酶體也可能在細胞凋亡過程中扮演了多種重要角色。

27、蛋白酶體參與細胞凋亡進程的推測是基于凋亡發生前，細胞中泛素化蛋白質以及E1、E2、E3在數量上的增加這一現象；并且，在細胞凋亡過程中，原本定位于細胞核的蛋白酶體被發現能夠移位到調亡小泡的外膜。蛋白酶體的抑制作用可以影響不同類型細胞的調亡誘導，在大多數已被研究的細胞類型中，抑制蛋白酶體可以促進細胞調亡。但一般而言，蛋白酶體并非是細胞調亡所必需的因子。而且，對于一些細胞系，特別是原代培養的靜止和分化的細胞，如胸腺細胞和神經元細胞，暴露于蛋白酶體抑制劑反而阻止了細胞的凋亡。這一作用機制目前還不清楚，但有人推測這種現象只特異性地發生于靜止狀態的細胞或者這是由于促細胞凋亡激酶JNK的活性差異所導致的。由

28、于蛋白酶抑制劑可以誘發處于快速分裂中的細胞（如癌細胞）的凋亡，因此一些蛋白酶抑制劑已經被開發并作為化療藥品被用于治療癌癥。細胞應激反應當細胞應激（如感染、熱休克以及氧化損傷）反應發生時，熱休克蛋白被大量表達，其作用是識別錯誤折疊或去折疊的蛋白質，并標記它們以供蛋白酶體降解。作為分子伴侶，熱休克蛋白Hsp27和Hsp90已經被發現可以提高泛素-蛋白酶體系統的活性，雖然它們并不直接參與這一系統的運行。另一個熱休克蛋白Hsp70，可以結合到錯誤折疊蛋白質表面的疏水區，并引導E3泛素連接酶（如CHIP）將錯誤折疊的蛋白質標記上泛素，使得蛋白酶體可以降解它們。CHIP蛋白，全稱為HSP70的C末端相互作

29、用蛋白（carboxyl terminus of Hsp70-interacting protein），其自身可以通過抑制與其對應的E2之間的相互作用而被調控。對于氧化損傷的蛋白質，也有相似的機制可以促使它們被蛋白酶體系統降解。例如，定位于細胞核中的蛋白酶體是由PARP蛋白所調控，可以降解被不正確氧化的組蛋白。被氧化的蛋白質往往會在細胞中形成巨大的兩性聚合物，而這種聚合物可以被20S核心顆粒直接降解，而不需要19S調節顆粒的參與，也不需要ATP水解和泛素標簽。但高水平的氧化損傷增加了蛋白片斷之間互相連接的程度，所形成的聚集物就能夠抵抗蛋白酶體的降解。這種高氧化度的聚集物的數量和大小與衰老程度相

30、關。一些晚發型神經退行性疾病（如帕金森氏癥和老年癡呆癥）中都以含有錯誤折疊的蛋白質所形成的聚合物為共同特點，而蛋白酶體活力受損被認為是導致這類病癥的重要因素。在這些疾病中，錯誤折疊蛋白質可以形成的巨大的不可溶聚合物并導致神經中毒，但具體的致病機制還不清楚。在帕金森氏癥中，蛋白酶體活性的降低被認為是導致蛋白聚集和路易體（Lewy body）形成的原因之一。這一推測得到了一些實驗結果的支持；在對帕金森氏癥的酵母模型進行研究后發現，當蛋白酶體的活性降低后，這種酵母對于來自突觸核蛋白(-synuclein，路易體的主要成分）的毒性變得更加敏感。在免疫系統中的作用蛋白酶體直接參與了適應性免疫系統的運作，

31、并在其中扮演著關鍵角色。肽類抗原是由主要組織相容性復合物（MHC）類型I蛋白傳遞到抗原呈遞細胞表面。這些肽段是來自被蛋白酶體降解的侵入機體的病原體。雖然一般的蛋白酶體就可以參與這一進程，但實際上起主要作用的是一種特殊的復合物，其可以生成合適大小和成分的降解片斷以供MHC結合。這種復合物的組成蛋白的表達是由干擾素所誘導；當免疫反應發生時，這些蛋白質，包括11S調節顆粒（主要作用為調節MHC的結合肽段的產生）和特殊的亞基（1i、2i、5i，具有不同的底物特異性）的表達就會增加。這種由特殊的亞基參與形成的復合物就被稱為“免疫蛋白酶體”。另一種有所變化的5亞基，5t，在胸腺中表達，能夠形成胸腺獨有的“胸腺蛋白酶體”（"thymoproteasome"），參與T細胞的發育調控。MHC類