去SUMO化蛋白酶的生物学功能与作用基础研究

小泛素样修饰蛋白(SUMO)修饰是一种新发现的类泛素蛋白质修饰形式.SUMO修饰由活化酶E1、接合酶E2和连接酶E3等三个酶相继作用来完成.同时它又是一个动态的、可逆的过程,其去SUMO修饰的过程则是由SUMO特异性蛋白酶(SENP)家族来介导.在蛋白质SUMO修饰的动态过程中,SENP介导的去SUMO过程是决定其靶蛋白质SUMO修饰水平的一个主要因素,同时也是SUMOylation被调节的一个主要环节.SENP家族包括SENP1、SENP2、SENP3、SENP5、SENP6、SENP7等成员,每个成员具有不同的细胞内定位和底物特异性.虽然对其生化特性进行了大量研究,但SENP在参与的细胞生命活动过程中的作用并未十分了解.我们通过分析SENP1和SENP2基因敲除小鼠的表型,发现了SENP1通过正反馈机制调控缺氧-HIF1α和雄激素受体所介导的信号通路,从而在HIF1α与AR所参与的生理病理过程中发挥了重要作用.同时,我们发现SENP2通过调控PeG的活性,参与心脏的发育过程.这些结果表明SENP在调控其靶蛋白所参与的信号通路中发挥了重要作用.     

SENP3在疾病发生发展中作用的研究进展

小泛素样修饰蛋白(SUMO)特异性蛋白酶(SENP)能介导SUMO前体加工和去SUMO化修饰,是细胞内SUMO稳态维持的核心调控因子。SENP3是SENP家族成员之一,分布于核仁并优先催化靶蛋白的去SUMO2/3修饰;通过与靶蛋白结合并去SUMO化靶蛋白调节多种胞内蛋白功能。一旦SENP3的表达异常,便会引发一系列细胞异常活动,最终导致疾病的发生发展。本文对SENP3在疾病中的功能研究进展做一综述。     

SUMO修饰在细胞凋亡中的调控作用

小泛素样修饰物 (small ubiquitin related modifiers,SUMOs)修饰是一种类泛素蛋白质翻译后修饰形式,SUMO特异性蛋白酶(sentrin-specific proteases,SENPs)家族介导去SUMO化修饰。细胞凋亡是发生肿瘤、神经系统退行性疾病、心肌病等的重要机制。细胞凋亡发生过程受信号通路精确调控,而近年研究报道SUMO修饰在调控凋亡信号通路中扮演重要角色。现就SUMO修饰在凋亡信号通路中的最新研究进展做一综述。     

SUMO特异性蛋白酶家族的结构、分布、功能和调控

蛋白质的翻译后修饰对调节蛋白质的功能活性和定位以及调控细胞周期进程和细胞分化都起着非常重要的作用,其中小泛素样修饰蛋白(SUMO)化修饰是一个可以由SUMO特异性蛋白酶(SENPs)家族逆转的高度动态的过程。SENPs能够从与SUMO连接的靶蛋白上催化去除SUMO,以及从它的前体蛋白上裂解SUMO;同时,此家族部分成员还参与SUMO的成熟活化过程;因此,去SUMO化修饰对于调节SUMO连接蛋白的功能及活性与SUMO化同样重要。本文就SENPs家族的结构及生物学特性作一综述。     

核因子-κB信号通路中小泛素样修饰蛋白与2型糖尿病的关系

小泛素样修饰蛋白化是通过一系列小泛素样修饰蛋白(small ubiquitin-related modifier,SUMO)酶介导的生化级联反应将SUMO共价结合于靶蛋白的赖氨酸残基上,提高蛋白质稳定性,介导靶分子定位和功能调节的过程。经典通路κB抑制蛋白激酶(inhibitory proteinκB kinaseβ,IKKβ)/核因子κB(nuclear factorsκB,NF-κB)途径是炎性反应的关键信号转导通路。而NF-κB是公认的参与炎症和免疫反应的调节因子。研究发现,不仅NF-κB抑制蛋白(inhibitory protein,IκBa)的SUMO化修饰参与NF-kB信号通路的调节,而且SUMO酶可以直接介导NF-kB对靶基因的转录调控,某些蛋白也可能与SUMO化蛋白有相互作用。文中对SUMO修饰系统、SUMO循环及参与SUMO化循环的酶对NF-kB信号通路的转录调控及其与2型糖尿病相关性研究进行综述。     

活性氧调控蛋白质修饰影响肿瘤细胞行为机制的研究进展

由超氧离子、过氧化氢和羟自由基组成的活性氧(ROS)是细胞代谢的副产品.活性氧水平对细胞生死有着复杂的影响,由此对肿瘤、糖尿病、神经退行性病变等氧化应激相关疾病的发生和进程带来复杂的影响,其中机制则尚不清楚.本研究组近十多年来致力于阐明活性氧水平的高低如何影响细胞的生物学活动和生死命运,即活性氧在细胞增殖、分化和凋亡中的信号调控作用,特别聚焦于活性氧调控的蛋白质翻译后修饰如氧化修饰、类泛素修饰(SUMO)化修饰等在细胞信号转导中的作用及其与肿瘤发生发展和治疗的关系.本研究组主要的发现有:①肿瘤细胞对三氧化二砷、顺铂和柔红霉素等促凋亡药物的易感性与细胞固有活性氧水平正相关,用大黄素等化合物或强制表达Nox质粒等手段提高活性氧水平,造成重度氧化应激,可以增强白血病和实体瘤细胞对药物促凋亡的易感性,其作用机制涉及升高的活性氧抑制肿瘤细胞中原有的RhoA、HIF-1 、NF-κB等抗凋亡促存活信号通路,并激活Caspase-9等促凋亡因子;②肿瘤细胞中的轻度氧化应激通过诱导SENP3影响蛋白质SUMO化修饰和基因表达格局,促进肿瘤发生发展.SENP3是SUMO蛋白酶,我们首次证明该分子是氧化还原感应蛋白,自身在活性氧诱导下快速累积,调控一系列核蛋白底物(如p300、PML和p53等)的SUMO化,介导肿瘤细胞适应氧化应激环境并强化其增殖、存活和血管生成等表型.该方向下的研究共发表国际杂志论文26篇,获得国家自然科学基金项目12项.研究成果获2011年教育部自然科学二等奖.     

小泛素相关修饰物化修饰在卵巢生理与病理过程中的作用研究进展

蛋白质翻译后修饰是细胞的重要调控机制之一,包括磷酸化、甲基化、乙酰化、泛素化和小泛素相关修饰物（SUMO）化修饰等,目前SUMO化修饰成为近年来卵泡发育和卵巢疾病的研究热点,并发现其参与了调节基因转录、细胞周期、维持染色质结构和基因组稳定以及DNA损伤修复等过程。SUMO化修饰是动态可逆的,去SUMO化修饰过程由SUMO特异性蛋白酶介导。随着研究的深入,发现在卵巢中SUMO化修饰主要通过调节细胞增殖、凋亡和DNA损伤修复而影响卵泡发育。因此,研究SUMO化修饰与卵泡发育的关系能为阐明卵巢疾病的发病机制及诊治提供新思路。     

SENP1参与慢性间歇低氧小胶质细胞极化及神经元损伤机制的研究进展

慢性间歇低氧(CIH)诱导的中枢神经系统(CNS)炎症反应是阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(OSAHS)神经认知功能障碍最重要的病理机制之一。小胶质细胞是维持CNS内环境稳定最重要的免疫反应细胞,不同的极化状态对神经元细胞产生损害或保护作用,准确调控小胶质细胞极化状态是控制炎症反应的关键,有助于维持神经认知功能正常。小类泛素相关修饰物(SUMO)修饰广泛参与机体蛋白翻译后修饰,SUMO特异性蛋白酶1是一种关键的去SUMO化蛋白酶,两者可能参与小胶质细胞极化状态、CNS炎症反应及神经元损伤或凋亡的调控。因此,深入了解CIH小胶质细胞极化及炎症反应机制,能为防治OSAHS神经认知功能障碍提供新思路。     

Pellino1 SUMO修饰位点突变对TRAF6介导的NF⁃κB信号转导的影响

目的：研究Pellino1蛋白翻译后修饰——小泛素相关修饰物（small ubiquitin?related modifier,SUMO）修饰对肿瘤坏死因子受体相关分子?6（TNF receptor associated factor 6,TRAF6）介导的核因子κB（nuclear factor κB,NF?κB）信号转导的影响。方法：构建Pellino1 SUMO修饰位点突变的质粒,与TRAF6、泛素（ubiquitin,Ub）质粒共转染至HEK?293细胞中,荧光显微镜观察转染效率,免疫共沉淀的方法检测突变型Pellino1与TRAF6的相互结合作用;同时,检测Pellino1和TRAF6的泛素化修饰水平。采用脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）诱导炎症反应,分提胞浆胞核蛋白,Western blot检测核因子κB的抑制蛋白α（inhibitor of NF?κBα,IκBα）的磷酸化和NF?κB P65的核转位,分析Pellino1蛋白SUMO修饰突变对TRAF6介导的NF?κB信号通路的影响。结果：与野生型Pellino1相比,SUMO修饰突变型Pellino1不仅增加Pellino1的自身泛素化修饰水平,而且可增加其与TRAF6的相互结合作用,并增强TRAF6的泛素化修饰;LPS刺激可增加IκBα的磷酸化和NF?κB P65的核转位,转染使Pellino1 SUMO修饰突变高表达可明显增强LPS诱导的NF?κB信号激活。结论：Pellino1 SUMO修饰突变,可通过增加Pellino1的自身泛素化修饰及其与TRAF6的结合,增强TRAF6的泛素化,最终促进TRAF6介导的NF?κB信号通路的激活。     

NF-κB信号通路与小泛素相关修饰物的研究进展

小泛素相关修饰物(SUMO)是新近发现的与泛素相似的一种蛋白翻译后修饰蛋白,其SUMO的修饰蛋白NEMO是NF-κB的基本调节器,是IκB激酶(IKK)的调节亚单位.在NF-κB信号通路中,SUMO参与了信号降解调节,使靶蛋白SUMO化,参与NF-κB信号通路的激活或抑制.研究NF-IκB信号通路与SUMO问存在的联系,将可能为疾病的发病和防治寻找到新机制和靶点.     

SENP1在SPOP去SUMO化修饰中的作用研究

目的：研究小泛素相关修饰物（small ubiquitin-related modifier,SUMO）修饰对SPOP（speckle type BTB/POZ protein） 蛋白水平和细胞定位的影响,并尝试在肾透明细胞癌（clear cell renal cell carcinoma,ccRCC）中探讨 SUMO 特异性蛋白酶 1 （sentrin-specific proteases 1,SENP1）和SPOP之间的相关性。方法：利用野生型（wild type,WT）和Senp1敲除的小鼠胚胎成纤维细胞研究Senp1对Spop蛋白水平和细胞定位的影响,并通过比较外源WT-Spop和Spop的SUMO修饰位点突变体的蛋白表达量,进一步确认SUMO修饰对Spop蛋白水平的影响。后续通过邻位连接技术（proximity ligation assay,PLA）研究WT-Spop及其 SUMO修饰位点突变体与SUMO1的结合能力。最后通过ccRCC患者的RNA表达数据和ccRCC细胞系探讨SENP1和SPOP在 ccRCC中的相关性。结果：Senp1 敲除下调小鼠胚胎成纤维细胞中 Spop 的蛋白量和稳定性,但不影响其细胞核定位。突变 Spop 的 SUMO 修饰位点后,其与 Sumo1的结合能力下降,蛋白量也有所降低。SENP1和SPOP的表达在ccRCC中呈正相关。 结论：Senp1通过去SUMO化修饰稳定Spop蛋白,SENP1和SPOP的表达在ccRCC中呈正相关。     

SUMO化修饰在病毒感染中的作用研究进展

Small ubiquitin-related modifier (SUMO)是一类重要的类泛素蛋白,其修饰过程与泛素类似,但功能不尽相同,SUMO通过对底物蛋白的修饰来调节蛋白间的相互作用、定位及稳定性等功能.近年来,包括一些病毒蛋白在内的大量底物蛋白陆续被发现,SUMO化作为一种重要的蛋白质翻译后修饰,在病毒对宿主细胞的感染中既可发挥促进病毒感染的作用,也可发挥抑病毒感染的作用.     

E3泛素连接酶和小泛素蛋白样修饰蛋白在子痫前期发病机制中的研究进展

子痫前期(pre-eclampsia, PE)是一种常见的严重妊娠并发症,其病因和发病机制至今尚未完全阐明,目前的研究表明泛素化和类泛素化修饰在PE发生发展中起着重要作用。E3泛素连接酶作为泛素化修饰的关键酶之一,对PE的影响至关重要。而在与泛素化修饰密切相关的类泛素化修饰中,小泛素蛋白样修饰蛋白(small ubiquitin-related modifier proteins, SUMO)显著地影响了PE的进展。本综述将着重讨论E3泛素连接酶和小泛素蛋白样修饰蛋白在PE发病机制中的作用。     

NF-κB信号通路与小泛素相关修饰物的研究进展

小泛素相关修饰物（SUMO）是新近发现的与泛素相似的一种蛋白翻译后修饰蛋白,其SU-MO的修饰蛋白NEMO是NF-KB的基本调节器,是IKB激酶（IKK）的调节亚单位。在NF-KB信号通路中,SUMO参与了信号降解调节,使靶蛋白SUMO化,参与NF-KB信号通路的激活或抑制。研究NF-KB信号通路与SUM0问存在的联系,将可能为疾病的发病和防治寻找到新机制和靶点。     

蛋白质SUMO化修饰的蛋白质组学研究述评

小分子泛素相关修饰物(small ubiquitin-related modifier,SUMO)化修饰在真核细胞中广泛存在,参与了多种信号转导和代谢途径.规模化鉴定SUMO化修饰蛋白质有助于从整体角度揭示SUMO化修饰的功能和作用机制.目前,有关SUMO化修饰位点的鉴定难度较大,如何规模化研究蛋白质的SUMO化修饰尚...     

缺氧应激中SUMO-1的作用

SUMO-1并不引起靶蛋白降解,而是通过翻译后修饰,保护蛋白免受泛素化降解、影响细胞内的定位和蛋白与蛋白之间的相互作用。由SUMO-1介导的HIF-1α的翻译后修饰,可以调控HIF-1α的稳定性,并参与细胞内信号通路的调节。综述了SUMO-1修饰在缺氧应激中的作用。     

泛素化调控与中药抗炎

炎症性疾病是一类极为常见且危害极大的疾病,以中药抗炎来减轻或治疗炎症性疾病在临床上已得到广泛应用,但其分子机制研究尚处于起步阶段。泛素是一类极为保守的小分子功能蛋白,其通过对关键信号分子蛋白的泛素化修饰过程,而对炎症等生理和病理活动发挥重要调控作用。从泛素/去泛素角度来探究中药对炎症信号途径的调控作用,将为中药抗炎机制研究提供崭新思路。     

蛋白泛素化修饰调控炎性肠疾病发生和发展的研究进展

炎性肠疾病是一种慢性胃肠道功能紊乱的炎症性疾病。泛素化是一类重要的蛋白质翻译后修饰方式。近年来关于泛素化-去泛素化系统在炎性肠疾病发生和发展中的作用已成为研究热点。目前蛋白泛素化修饰调控炎性肠疾病过程所需的E3泛素连接酶中,分子生物学研究较为清楚的有环指蛋白183（RNF183）、环指蛋白20（RNF20）、Itch和锌指蛋白A20。其中RNF183可靶向核因子κB抑制蛋白α（IκBα）泛素化降解促进NF-κB活化;RNF20促进组蛋白H2B单泛素化从而下调相关炎症因子的转录;Itch促进维甲酸核孤儿受体γt泛素化降解抑制IL-17介导的肠炎;A20以其特有的泛素化和去泛素化双重活性影响炎性肠疾病的发展。本文综述了以上分子在炎性肠疾病发生、发展和转归中的作用及调控机制。     

靶向表皮生长因子受体的泛素化修饰

表皮生长因子受体（EGFR）在细胞生长、发育和分化过程中发挥重要作用。EGFR高表达或异常激活,与包括非小细胞肺癌在内的多种肿瘤的进展和治疗耐药性有关。泛素化在EGFR蛋白翻译后修饰中扮演重要角色,参与EGFR磷酸化修饰过程。目前研究已报道多种泛素连接酶可参与EGFR的泛素化修饰,参与并调控EGFR内吞降解、药物耐药等多种病理生理机制。本文对近年发现的参与EGFR泛素化修饰的泛素连接酶及其相关机制作用进行了总结。     

SUMO化修饰对卵母细胞染色体非整倍性的影响

卵母细胞染色体非整倍性是流产和新生儿出生缺陷的主要原因之一,主要源于以下2个方面:(1)Cohesin蛋白复合物丢失导致的姐妹染色单体过早分离型卵母细胞非整倍性;(2)纺锤体动力异常导致完整姐妹染色体对分离异常的非分离型卵母细胞非整倍性。SUMO化修饰作为一种蛋白质翻译后修饰途径,参与了细胞增殖、分化、凋亡以及周期调控等众多生理调控过程。在卵母细胞中,SUMO化修饰既可调节Cohesin蛋白复合物在染色体上的定位,影响过早分离型卵母细胞非整倍性;同时可调节纺锤体动力学,影响非分离型卵母细胞非整倍性。因此,SUMO化修饰对卵母细胞染色体非整倍性具有重要作用,但尚不清楚是通过修饰哪些底物影响卵母细胞非整倍性,其具体分子机制还有待进一步研究。本文从SUMO化修饰对卵母细胞中Cohesin蛋白复合物的作用及其对微管动力学的影响两方面,探讨了SUMO化修饰在姐妹染色单体过早分离型和非分离型卵母细胞非整倍性中的作用。