將來自內質網的新合成蛋白質轉入到COPII囊泡中是蛋白質分泌的必要條件。在細胞中，COPII囊泡的直徑大約60-80納米，但其中一些必須增加它們的大小來適應運載較大的蛋白，如300-400納米的膠原蛋白纖維或乳糜微粒。COPII功能受損會導致膠原沉著缺陷導致CLSD（Cranio-Lenticulo-Sutural Dysplasia）或乳糜微粒駐留病(Chylomicron retention disease)。然而知道現在科學家們對於COPII塗層增大的機制還並不清楚。在這篇文章中，研究人員發現了「泛素連接酶」CUL3-KLHL12是COPII塗層形成過程中的一個調控因子。CUL3-KLHL12催化COPII成分SEC31單泛素化，促進了大COPII塗層的形成。所以，CUL3–KLHL12泛素化作用並非在小貨物（cargo）運輸，而是在膠原質的輸送中發揮至關重要的作用。研究人員由此推論單泛素化作用調控了COPII囊泡的大小和功能。
細胞外基質為諸如integrin等膜受體提供細胞粘附支架和結合位點，這對於所有多細胞動物的發育均至關重要。當integrins與細胞外基質相結合時，會激發調控細胞形態和分裂的信號級聯反應。然而在缺乏功能性基質的情況下，integrins會通過胞吞作用（endocytosis）與質膜分離。在早期發育過程中，integrins與細胞外基質間適當的相互作用起著極為重要的作用，就如同幹細胞藉助integrin依賴的信號途徑維持細胞分裂和生存一樣。
細胞外基質的構建需要幾種重要的蛋白，其中就包括它的主要成分膠原蛋白。膠原蛋白在內質網合成後，依賴於COPII囊泡輸送至細胞外，編碼COPII蛋白的基因變異會導致膠原沉著缺陷、骨骼畸形和諸如CLSD等發育性疾病。
COPII囊泡包裹著一層由SAR1 GTPase， SEC23–SEC24接頭蛋白（adaptor）組成的塗層，SEC13–SEC31四聚體組成最外層。這些塗層蛋白組裝成直徑約為60-80納米的十四面體結構，但這對於需容納的長度為300-400納米的前膠原纖維而言無疑太小樂。因此細胞內的膠原輸送必須有體外自組裝反應缺少的因子參與。實際上，TANGO1 (MIA3)和它的配體cTAGE5是通過與膠原和SEC23–SEC24相互作用，將招募膠原到新生的COPII塗層的。在小鼠中敲除Tango1會導致與COPII18缺失相似的膠原沉著缺陷，人類TANGO1突變與早發性心肌梗死相關。然而科學家們並不了解TANGO1調控COPII塗層大小和使COPII塗層適應大貨物的機制。
在這篇文章中，研究人員通過分析小鼠胚胎幹(ES)細胞的細胞分裂，證實了CUL3–KLHL12是COPII塗層形成的調控因子。CUL3–KLHL12單泛素化SEC31，促進了大COPII塗層的形成。因此，CUL3–KLHL12泛素化是膠原輸送的必要條件，對integrin依賴的小鼠ES細胞分裂起關鍵性的作用。研究人員由此得出結論單泛素化作用調控了COPII囊泡的大小和功能。
在這篇文章中，研究人員證實了CUL3–KLHL12是膠原輸送的關鍵調控因子，對小鼠ES細胞分裂起關鍵性作用。敲除小鼠的Cul3會引起錯亂的組織生成導致早期胚胎致死。此外，KLHL12已被確定為是結締組織疾病Sjogren症候群的一種自身抗原，表明CUL3–KLHL12功能異常可能與疾病相關。
CUL3–KLHL12單泛素化SEC31，促進了可容納不同尋常形態貨物的大COPII塗層形成。因此，CUL3是前膠原纖維分泌的必要條件，而非fibronectin， EGF receptor 或 integrin β1小分子輸送所必需。因此，CUL3–KLHL12看起來主要作用是參與COPII以來的大貨物運輸。
泛素化如何影響COPII塗層大小或結構還並不清楚。SEC31第65位點賴氨酸殘基並非CUL3–KLHL12所必需，表明CUL3可以靶向其他的賴氨酸殘基如果原位點被阻斷。因此，如果SEC31泛素化作用發揮了結構功能，那麼就只有少量的泛素化的分子滿足生成大的COPII塗層，因此這些囊泡必須能夠接受相當大的修飾位點變化。此外，由於通常與單泛素化的蛋白質一起，修飾的SEC31可能招募了延遲COPII芽殖的效應器或是促進了塗層聚合作用。由於CUL3–KLHL12泛素化其他蛋白，SEC31也許並不是分泌信號通路的唯一底物。鑑別全套CUL3–KLHL12底物和潛在的效應器分子應該可以揭示泛素依賴的囊泡大小的調節機制。
這項工作提供了關於蛋白輸送中的一個關鍵事件的新數據，而蛋白輸送則是有可能為治療方法所利用的一個細胞功能。（生物谷Bioon.com）
Ubiquitin-dependent regulation of COPII coat size and function
Lingyan Jin, Kanika Bajaj Pahuja, Katherine E. Wickliffe, Amita Gorur, Christine Baumgärtel, Randy Schekman & Michael Rape
Packaging of proteins from the endoplasmic reticulum into COPII vesicles is essential for secretion. In cells, most COPII vesicles are approximately 60–80 nm in diameter, yet some must increase their size to accommodate 300–400 nm procollagen fibres or chylomicrons. Impaired COPII function results in collagen deposition defects, cranio-lenticulo-sutural dysplasia, or chylomicron retention disease, but mechanisms to enlarge COPII coats have remained elusive. Here, we identified the ubiquitin ligase CUL3–KLHL12 as a regulator of COPII coat formation. CUL3–KLHL12 catalyses the monoubiquitylation of the COPII-component SEC31 and drives the assembly of large COPII coats. As a result, ubiquitylation by CUL3–KLHL12 is essential for collagen export, yet less important for the transport of small cargo. We conclude that monoubiquitylation controls the size and function of a vesicle coat.