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转化生长因子-β (TGF-β)超家族信号通路广泛存在于果蝇、线虫和哺乳动物中，调控细胞的生长、分化、凋亡和生物体发育等活动，其功能紊乱与多种人类癌症紧密相关。Smad家族蛋白是细胞内负责传导TGF-超家族信号的关键元件。TGF-β超家族配体通过Smad2/3介导的TGF-β/激活素通路和Smad1/5/8介导的骨形态发生蛋白(BMP)通路传导信号。Hsc70碳末端相互作用蛋白(CHIP)作为一种泛素E3连接酶介导Smad蛋白和许多其它信号蛋白的降解。然而，CHIP蛋白负调控TGF-β信号的分子机制仍然不清楚。本论文综合运用结构生物学和蛋白与细胞水平的生物化学手段研究CHIP识别并调控Smad家族成员的分子机理。在成功表达纯化得到多种形式的重组CHIP和Smad蛋白的基础上，我们的研究工作表明Smad1的碳末端序列对于其直接与CHIP蛋白的TPR结构域结合是必不可少的。有趣的是，CHIP能够在分子伴侣不存在的情况下介导Smad1泛素化，而且Smad1碳末端“SXS”基序的磷酸化会增强该相互作用和泛素化效率。我们也发现CHIP倾向于结合Smad1/5，并特异性地破坏由Smad1/5与Smad4形成的信号传导核心复合物。我们解析了CHIP-TPR分别与磷酸化/拟磷酸化Smad1多肽和Hsp70/Hsc70碳末端多肽复合物的晶体结构。结构分析和后续的生物化学研究表明Smad1/5与Smad2/3对于结合CHIP亲和力的显著差异源于R-Smad碳末端不保守的疏水残基。出乎我们预料的是，Smad1与Hsp70、Hsc70和Hsp90等分子伴侣的碳末端多肽结合于CHIP-TPR表面的同一凹槽中，这些热休克蛋白与Smad1/5竞争性地结合CHIP，并相应地抑制而不是促进，CHIP介导的Smad1/5泛素化。综上所述，我们得出结论认为CHIP从具有生物学功能的R-/Co-Smad复合物中招募Smad1/5，并进一步促进其通过非依赖于分子伴侣的方式泛素化/降解，进而抑制Smad1/5的信号转导活力。