泛素化作为蛋白翻译后修饰（PTM）的方式之一，不仅参与蛋白质的降解，在调节细胞功能方面也发挥着重要作用。真核细胞含有一种大分子蛋白酶被称为称为蛋白酶体（proteasome），可以降解泛素修饰和非泛素化修饰的蛋白质，但该过程是如何发生的仍然是个谜。
哈佛医学院Michael E. Greenberg和Stephen J. Elledge团队发现一种可诱导的、可定位在细胞核内的以促进非泛素化的转录调节因子的蛋白酶--midnolin蛋白（参见Schilling和Weber-Ban的观点）。Midnolin蛋白可以稳定地与蛋白酶体（proteasome）结合，并通过游离的β链结构域来“捕获”蛋白质底物以进行降解。因此，midnolin-蛋白酶体可以跳过经典的泛素化修饰，实现核蛋白的选择性降解
在哺乳动物中，即时早期基因 （IEG）介导 生长因子、神经元和免疫刺激的转录反应，这些基因编码 Fos、EGR 和 NR4A 家族的转录因子。IEG蛋白在几乎所有哺乳动物细胞中都会被激活，且促进迟发反应基因（LRG）的转录，而LRG具有细胞反应特异性，在对首次刺激的适应性反应中至关重要。
IEG的表达与癌症，免疫缺陷和神经系统疾病等的发生有密切联系。IEG mRNA在接受首次刺激后几分钟内立即转录，其翻译后的蛋白会迅速降解，从而出现蛋白质瞬时爆发式表达的异常现象。尽管调控IEG转录的机制得到了很好的表征，但IEG蛋白如何被迅速降解的机制多年来一直是个谜。
既往发表的文献中有零星证据表明，有时蛋白酶体在没有泛素标签的帮助下降解蛋白质；所以科学家怀疑存在另一种不依赖于泛素的蛋白质降解机制，但之前没有人知道这是如何发生的。
2023年8月25日发表于Science的一项工作中，哈佛医学院的研究者首次发表，Midnolin-proteasome途径可以绕过传统的泛素化系统，实现核蛋白选择性快速降解；并由此解释了立即早期基因的蛋白的调控，具有非常广泛的临床应用前景。
Gu博士以EGR1和FosB这两个转录因子作为研究对象，通过CRISPR-Cas9技术在全基因组层面展开大规模筛选，寻找影响二者降解的关键基因。
结果影响两个转录因子降解的头号基因都是MIDN，它在哺乳动物体内编码一种名为midnolin的蛋白质。后续的基因敲除和过表达实验，证实了midnolin是影响EGR1和FosB降解的关键。更重要的是，除了二者之外，还有多个转录因子的降解也受midnolin的影响。
值得注意的是，Gu博士还发现，神经系统中midnolin的表达受各种刺激的诱导，并可能通过反馈机制促进“短命”蛋白在相关生理条件下的降解（简单来说，在受到外界刺激之后，那些“短命”蛋白迅速合成发挥作用，然后被同时合成的midnolin降解，以免产生不良影响）。
人体内可能有508种蛋白的降解受midnolin的影响。这说明，midnolin调控的蛋白降解绝不是偶然。
可能受影响的蛋白数量
midnolin究竟是如何调节蛋白降解的呢？
初步分析显示，midnolin可以直接与蛋白酶体相互作用，抑制泛素化酶的活性不影响midnolin调节的蛋白降解（即使突变掉“短命”蛋白的泛素化位点也不影响），但是蛋白酶体抑制剂会强烈抑制midnolin调节的蛋白降解。这意味着，midnolin调节蛋白的降解确实不需要泛素化，而依赖于蛋白酶体。
随后，Gu博士用AlphaFold预测了midnolin的结构，发现它主要由三部分组成：N端有一个泛素样结构域（Ubl）；C端有一个长α螺旋，称为αHelix-C，其中还有个核定位序列（NLS）；二者之间夹着一个折叠的像双手一样的“捕捉”结构域。
从机制上来看，midnolin会用“捕捉”结构域的那双“小手”，紧紧抓住目标蛋白中的一条β链，直接将目标蛋白扔进蛋白酶体。Gu博士还用AlphaFold预测了508种蛋白中的β链，发现其中至少40%能被midnolin“捕捉”。如果删除那些蛋白的对应β链，midnolin的降解能力就会被削弱。
机制示意图
总的来说，Greenberg和Elledge团队的这项研究发现了一个重要蛋白midnolin，并证明它就是“短命”蛋白不依赖于泛素降解的关键调节酶；而由midnolin和蛋白酶体组成的蛋白降解系统，绕过了泛素化，是一种更简单的蛋白降解途径。