蛋白质的错误折叠和积聚能够引发神经退行性疾病等多种重大疾病,严重威胁人类的生命健康和生活质量。但是,关于蛋白质积聚引起细胞功能紊乱甚至死亡的分子机制还没有完全阐明。多聚谷氨酰胺（Polyglutamine,PolyQ）疾病是一类由多聚谷氨酰胺异常延伸引起的神经退行性疾病。PolyQ序列的长度超过一定的阈值会成为淀粉样积聚核心,促进蛋白质的积聚。PolyQ疾病具有单一的致病基因,且致病蛋白质中的积聚核心明确,因而是研究神经退行性疾病等蛋白质积聚类疾病的良好模型。在本论文中我们利用PolyQ延伸的Huntingtin（Htt）和Ataxin-7（Atx7）蛋白片段研究了积聚蛋白质引起细胞功能损伤和毒性的分子机制。在多种神经退行性疾病的包涵体中都含有泛素和泛素接头蛋白等组分,暗示这些组分很可能参与了积聚蛋白质所引发的病理过程。为了阐明泛素相关蛋白质在积聚蛋白质引发细胞毒性中的作用,我们利用研究了PolyQ延伸蛋白对泛素接头蛋白h HR23B和UBQLN2的募集作用机制和细胞效应。通过上清/沉淀分离实验和免疫荧光染色实验,我们发现PolyQ延伸的Htt蛋白能够通过泛素化募集细胞内的h HR23B和UBQLN2,这种募集效应依赖于泛素接头蛋白中的UBA结构域（Ubquitin-associated domain）。PolyQ延伸蛋白的募集作用会损伤h HR23B蛋白对XPC（Xeroderma Pigmentosum group C）的稳定作用,导致XPC蛋白质水平的下降。这一研究揭示了积聚蛋白质对泛素相关蛋白质的募集作用机制,募集作用所引起的蛋白质（如h HR23B）功能的损伤可能是积聚蛋白质引起细胞毒性和神经退行性病变的原因。Ataxin-3（Atx3）是一种PolyQ蛋白,其PolyQ序列的延伸突变会引发脊髓小脑共济失调（Spinal Cerebellar Ataxia,SCA3）。研究发现,野生型的Atx3蛋白也存在于积聚包涵体中,暗示Atx3可能在疾病的发展中具有重要作用。因此我们研究了PolyQ积聚物对野生型Atx3的影响和机制。我们发现,PolyQ延伸的Atx7和Htt蛋白能够破坏细胞内Atx3的蛋白质稳态平衡,促进其通过蛋白酶体途径降解。PolyQ延伸蛋白对Atx3稳态的损伤可能是通过对HSJ1的泛素化募集和挟持导致的。积聚蛋白质所引起的Atx3稳态和功能的损伤可能加剧了细胞毒性和疾病的发展。因此,泛素化介导的募集作用可能是积聚蛋白质引起细胞功能损伤和相关病变的一种重要机制。为了进一步验证募集模型并探索其潜在的应用价值,我们在PolyQ延伸蛋白中融合表达了一段特异性结合USP7的v IRF1肽段,以期通过该序列介导PolyQ融合蛋白对肿瘤靶点USP7的募集,抑制USP7的功能,从而上调和激活肿瘤抑制因子,如P53。我们发现,v IRF1肽段所介导的PolyQ融合蛋白对USP7的募集作用降低了USP7底物HDM2的蛋白质水平,但并没有上调P53,因而限制了其进一步的研究和应用。