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1、DOI：10.13523/j.cb.20080725中国生物工程杂志ChinaBiotechnology,2008,28(7):122~126*蛋白质SUMO化修饰研究进展1,2121**韦玮张浩毛建平叶棋浓(1军事医学科学院生物工程研究所北京1008502军事医学科学院放射与辐射医学研究所北京100850)摘要SUMO(smallubiquitin-relatedmodifier)是类泛素蛋白家族的重要成员之一,可与多种蛋白结合发挥相应的功能,其分子结构及SUMO化反应途径都与泛素类似,但二者功能完全不同。SUMO化修饰可参与转录调节
2、、核转运、维持基因组完整性及信号转导等多种细胞内活动,是一种重要的多功能的蛋白质翻译后修饰方式。SUMO化修饰功能的失调可能导致某些疾病的发生。关键词SUMOSUMO化蛋白修饰UBC9PIAS中图分类号Q51细胞内存在多种蛋白质共价修饰方式,如磷酸化、构上与泛素存在一定相似性。它们的一级结构虽然只乙酰化、泛素化、甲基化等,它们都对蛋白质发挥正常有18﹪的序列相似性,但二级、三级结构惊人的相似。的生物学功能起着重要作用。其中泛素化NMR结果显示,二者具有相同的三维结构,即)个B-(ubiquitylation)是介导蛋白质降解的重要方式之
3、一,它折叠(B-sheet)缠绕一个A-螺旋A-helix)的球状折叠,通过将76个氨基酸的泛素(ubiquitin,Ub)结合到靶蛋而且参与反应的C端双Gly残基位置也十分相似。不白上,形成多聚泛素链,被蛋白酶体识别,引起蛋白质同的是SUMO的N端还有一个约10~25氨基酸长度降解。近些年来几种小的类泛素蛋白(ubiquitin-like的柔韧延伸,而泛素没有;并且二者的表面电荷分布也proteins,Ubls)陆续被发现,它们结构与泛素类似,在细[2]完全不同,这提示它们可能具有不同的功能。胞内具有广泛功能,但并不介导蛋白酶体依赖的
4、蛋白SUMO蛋白分布广泛,存在于各种真核生物细胞质降解过程,SUMO(smallubiquitin-relatedmodifier)就中,在芽殖酵母、线虫、果蝇及培养的脊椎动物细胞中是其中的重要成员之一。都有表达。但酵母、线虫、果蝇只存在一种SUMO基SUMOs是一类高度保守的蛋白质家族,为大多数因,而在植物和脊椎动物体内包含几种不同的SUMO真核细胞生存所必需。该家族的第一个成员SMT3于基因。人类基因组就编码了四种不同的SUMO蛋白,1995年在酿酒酵母中被首次发现,当时认为它有参与[1]分别为:SUMO1(又称PIC1,UBL1,
5、sentrin,GMP1或有丝分裂和减数分裂的功能。随着研究的进一步深SMT3C)、SUMO2(又称SMT3A或sentrin-3)、SUMO3入发现,SUMO化(sumoylation)功能不仅如此。SUMO(又称SMT3B或sentrin-2)和SUMO4。其中SUMO1~可与包括雄激素受体(androgenreceptor,AR)、IJBA、c-jun、组蛋白去乙酰化酶(histonedeacetylases,HDACs)SUMO3在各种组织中均有表达,而SUMO4则主要在肾[3]及p53在内的多种蛋白质结合,参与转录调节、DNA
6、修脏、淋巴结和脾脏中表达。复、核转运、信号转导和细胞周期调控等多种功能调节2SUMO化修饰的底物特点过程。到目前为止,研究发现能与SUMO结合被其修饰1SUMO的结构与分类的蛋白有百余种,例如RanGAP1,PML,Sp100,IJBA,SUMOs是一类分子量约为11kDa的蛋白质,在结p53和c-Jun等。通过对这些SUMO化靶分子的结构分收稿日期:2008-04-10修回日期:2008-05-19析发现,它们大都包含一段短的的一致性序列7KXE,*国家自然科学基金(30670439)、全军医药卫生科研基金其中7代表一个大的疏水性氨基
7、酸,通常是异亮氨酸、(06J021)资助项目**通讯作者,电子信箱:yeqn@yahoo.com亮氨酸或缬氨酸、甲硫氨酸或苯丙氨酸;K代表赖氨2008,28(7)韦玮等:蛋白质SUMO化修饰研究进展123酸;X指任意氨基酸残基;E代表谷氨酸。SUMO化修(3)连接:UBC9将SUMO分子转移至底物,在饰的结合位点就是其中的赖氨酸残基。但有些蛋白的SUMO的C端甘氨酸残基和底物蛋白侧链赖氨酸之间SUMO化修饰位点也不一定在上述一致性序列中,比如生成异肽键,SUMO化完成。体外试验表明,仅凭E1活[2]增殖细胞核抗原(proliferati
8、ngcellnuclearantigen,化酶和E2结合酶足以使底物蛋白完成SUMO化。PCNA)的一个SUMO化修饰位点就在序列TKET中;而但事实上体内大多数SUMO化修饰仍需要E3连接酶有些SUMO化
