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去泛素化酶(DUB)在细胞中可逆调控蛋白质泛素化过程。哺乳动物细胞中约有100多种去泛素化酶，大多数去泛素化酶的生理生化功能及其调节机制尚未得到深入的研究。 去泛素化酶包含五个家族，其中泛素特异性水解酶(USP)家族所含成员最多。该家族是一类半胱氨酸蛋白酶，通常含有一个泛素水解酶结构域(USP domain)，以及一个或者多个插入结构域(Insertdomain)。这些插入结构域对于泛素水解酶活性具有重要调节作用。 USP13是USP家族中的一员，它与同一家族中另一成员USP5具有高度的序列相似性。对于生理功能的研究表明USP13有着不同于USP5的特性。已有的研究结果表明USP13更倾向于调节底物的泛素化修饰，而并非象USP5那样选择性水解游离的链状泛素。 研究结果表明，USP13对于泛素化底物(包括Ub-AMC，链状泛素)的活性远远低于USP5，同时USP5所具有的催化激活效应在USP13中也不存在。由于锌指结构域(ZnF)对于USP5的激活效应依赖其与泛素之间的相互作用，因此研究了USP13锌指结构域与泛素之间的关系。实验数据显示USP13的锌指结构域不能结合泛素，这解释了USP13不具有泛素激活效应的原因。为了更进一步研究USP13锌指结构域与USP5锌指结构域的区别，用NMR方法解析了USP13锌指结构域的溶液结构，并将其与USP5的锌指结构域进行比较分析。结果显示，在USP5锌指结构域中一些对泛素结合至关重要的残基并不存在于USP13的锌指结构域中。将USP5锌指L2区域的三个残基突变成USP13中相应位置的残基即可导致其完全丧失泛素结合能力。更进一步的结构域置换(Domain swapping)实验发现，用USP5的锌指替换USP13锌指能够使USP13重新获得了被泛素激活的能力，说明USP13具有潜在的被激活的可能性。 对USP13的两个UBA结构域的研究表明，它们与USP5的UBA结构域相类似，都具有泛素结合能力，同时也否定了之前关于USP13的UBA结构域具有ISG15结合能力的设想。USP13的两个串联UBA结构域通过一段20个残基左右的柔性肽段相连，二者之间不具有固定取向，这说明串联的UBA结构域可以形成不同种构象以便与Lys63，Lys48等不同连接方式的二泛素相互作用。同时，串联的UBA结构域与Lys63连接的二泛素的作用强度大于其它连接类型的二泛素，也部分地解释了USP13对Lys63连接泛素底物具有的偏好性的原因。 本文还对USP13在内质网相关蛋白质降解(ERAD)过程中的功能进行了初步的研究。实验结果显示USP13可以调节细胞中ERAD底物蛋白CD3δ(Cluster of differentiation3δ)的水平。这种调节作用依赖于USP13的活性以及其UBA结构域的泛素结合能力。至于USP13在ERAD过程中详细的分子机理还有待于进一步的研究。 总之，本文通过对USP13中结构域的研究揭示了USP13的催化活性调节的分子机制和结构基础，从而为进一步探索其生理功能提供了重要的生化及结构依据。