PIAS1对PRRSV N蛋白SUMO化修饰及病毒复制的影响

【目的】猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)是一种危害全球养猪业的重要病原。SUMO(Small ubiquitin-like modifier)化修饰作为一种可逆的翻译后修饰在调节病毒复制方面发挥着重要功能。PIAS1(Protein inhibitor of activated STAT1)是SUMO E3连接酶PIAS家族的一员,可以促进靶蛋白的SUMO化修饰,进而影响靶蛋白的功能,参与基因转录调控过程。探究PIAS1与PRRSV N蛋白相互作用的机制及其对N蛋白SUMO化修饰和病毒复制的影响,为进一步阐明PRRSV复制调控和致病的分子机制提供科学依据。【方法】利用酵母回复杂交、免疫共沉淀和激光共聚焦技术验证N蛋白与PIAS1的相互作用;以递增剂量外源性转染PIAS1观察其是否介导N蛋白SUMO化修饰;采用RNA干扰和慢病毒转导技术测定PIAS1对PRRSV复制的影响。【结果】PIAS1能与N蛋白相互作用,而且两者主要共定位于胞浆中;外源转染PIAS1并未增加N蛋白SUMO化修饰水平;在MARC-145细胞中,PIAS1的表达有利于PRRSV的复制。【结论】PIAS1可促进PRRSV的复制。     

PIAS蛋白家族的研究进展

PIAS(protein inhibitor of activated STAT)蛋白家族是一种能够激活STAT转录活性的抑制蛋白,共包括4个成员,可与多种蛋白发生相互作用,从而影响靶蛋白的活性和功能,其主要与STAT、Wnt、TGF-β、NF-κB等通路的转录因子或转录辅因子相互作用以调控下游基因的转录活性。在细胞周期中,PIAS蛋白是细胞衰老和细胞凋亡的调节子,可促进细胞的扩散和衰老。在肿瘤发生中,PIAS蛋白的过表达能抑制癌细胞的增殖并诱导其凋亡。除此之外,在生殖系统和神经系统中,PIAS家族蛋白也能通过与相关的转录因子或激素受体相互作用影响其发生发展的过程。     

SUMO在转录中的抑制作用

许多调控基因转录的重要蛋白质能被SUMO (small ubiquitin-related modifier)化修饰,这些蛋白质包括转录因子,转录辅助因子和染色质修饰酶.SUMO化修饰对底物蛋白的活性产生影响,在大多数情况下,与转录活性的抑制有关.最近,对SUMO化调控转录的机制有了新的认识,认为SUMO化的一个重要作用是促进转录因子与转录抑制因子之间的相互作用.另一方面,已经发现转录共抑制因子HDAC (组蛋白去乙酰化酶)可以作为SUMO化的底物、效应因子和调控因子,说明乙酰化和SUMO化之间复杂的相互作用对基因转录调控起着非常重要的作用.     

SENP1与前列腺癌

SUMO (small ubiquitin-related modifier)是一种小泛素相关修饰物,能共价结合许多调控基因转录的重要蛋白,包括转录因子、转录辅助因子等．SUMO化修饰对蛋白-蛋白之间的相互作用、亚细胞定位、基因转录的活性以及靶蛋白的稳定性等具有重要的调节作用． SUMO化修饰是一个动态可逆的过程,将SUMO从靶蛋白上去除,称为去SUMO化（desumoylation）,去SUMO化是SUMO特异蛋白酶（SUMO-specific proteases,SENPｓ）的主要功能．由于SUMO化是近几年才发现的一种新的蛋白质翻译后修饰系统,对其生物学功能还不十分清楚．前列腺癌是男性最常见的恶性肿瘤,最近的研究发现,SENP1在前列腺癌细胞中高表达,而且雄激素能诱导SENP1的表达,表明SENP1与前列腺癌的发生、发展密切相关．在本篇综述中,我们将就SENP1作一介绍．     

PIAS:不只是活化STAT的抑制蛋白

PIAS(protein inhibitor of activated STAT)家族蛋白是作为活化的STAT的转录活性抑制蛋白被发现的,有5个成员,5种PIAS蛋白都具有3个共同的结构域特征,即N端SAP结构域,中间的锌结合模体Zn-RF和C端的富含丝氨酸/苏氨酸区域。现发现PIAS蛋白不但与激活的STAT蛋白相互作用,还与核内激素受体、TGFβ通路的Smad、Wnt通路的LEF1、细胞周期相关的P53等转录因子和HDAC、FAK等非转录因子相互作用,并调节转录因子的活性。PIAS对转录因子活性的调节有正或负调节,这决定于不同的PIAS分子与不同的转录因子的相互作用。随着对PIAS的研究增多,也引发出许多重要问题需待未来研究去回答。     

乳腺癌相关蛋白的类泛素化修饰研究进展

类泛素蛋白SUMO在调节蛋白质的稳定性和功能中起着关键的作用,此外它还能够通过对转录因子及其共调节因子的修饰来调节蛋白质相互作用、蛋白亚细胞定位、蛋白质二聚化及调控基因转录等。本文通过总结SUMO系统对雌激素信号通路蛋白的修饰作用,以及其他乳腺癌相关蛋白的修饰作用,阐释其在乳腺癌发生发展中的重要功能。     

POMP与SuFu相互作用调控Hedgehog信号通路的活性

Hedgehog信号通路在胚胎发育、组织再生中发挥重要的作用,且与癌症发生发展密切相关. 其胞内调控组分Suppressor of Fused（SuFu）蛋白通过结合转录因子Gli(s),负调控该信号通路,但其作用的分子机制仍不甚清楚. 在本项研究中,以人SuFu作为诱饵蛋白,利用酵母双杂交技术成功地筛选到1个新的相互作用因子-蛋白酶体成熟蛋白（POMP）. 通过免疫共沉淀、体外GST pull-down和免疫细胞化学实验验证其相互作用. 为了探究POMP与SuFu的相互作用对Hedgehog信号通路的影响,构建了POMP的过表达质粒和干扰质粒（miR-RNAi）以及转录因子Gli活性检测系统,即荧光素酶报告基因法,结果显示,过表达SuFu蛋白时POMP正调控Hedgehog信号通路,而下调POMP的表达则抑制Gli的活性. 该研究结果揭示了POMP新的生物学功能,为阐明Hedgehog信号通路的具体分子机制提供了新的线索.     

泛素化和SUMO化对DEC1的拮抗调控作用

分化的胚软骨表达蛋白1(differentiated embryo-chondrocyte expressed gene 1,DEC1)作为一种时钟蛋白,除了在周期节律的调控中发挥转录抑制作用外,还在能量代谢以及多种肿瘤相关的信号通路的调控中发挥重要作用。此外,蛋白质的翻译后修饰是实现蛋白质功能精细调控的一种重要方式。目前发现,DEC1主要可被两种翻译后修饰,即泛素化和SUMO化修饰。尽管泛素化和SUMO化是两种过程非常类似的蛋白质翻译后修饰方式,但是它们对目的蛋白功能的调控却截然不同。由于泛素化和SUMO化与底物的作用靶点都是赖氨酸(Lys),因此在多数情况下,泛素化和SUMO化以拮抗性的方式调控底物蛋白的功能。鉴于此,该文旨在阐述泛素化和SUMO化修饰对DEC1功能的拮抗调节过程,为了解时钟蛋白DEC1对多种信号通路的调控过程中的分子机制提供新的思路。     

Daxx的转录抑制及激活调控功能

Daxx定位细胞核PODs,可在转录调控中行使转录抑制或转录激活双重功能.Daxx通过转位、化学修饰、染色体调节、直接与转录因子或转录相关蛋白相互作用等多种方式发挥转录调控作用.其中,Daxx通过转位,转录后化学修饰,染色体调节,与转录因子或转录相关蛋白相互作用行使转录抑制功能,但相关研究表明Daxx同样可通过与相关因子相互作用激活转录,但具体作用机制尚不清楚.     

FHL2通过相互作用抑制Id2的功能活性

分化抑制蛋白2（Id2）通过抑制碱性螺旋-环-螺旋（bHLH）类转录因子的功能活性调控多种组织细胞的分化发育,并参与人类多种肿瘤的发生与进展.Id2相互作用蛋白可能调控其翻译后的功能活性．本研究以HLH结构域缺失的Id2作为诱饵蛋白,采用酵母双杂交方法对MCF-7 cDNA文库进行筛选,识别了1个新的Id2相互作用蛋白FHL2 (属于LIM蛋白家族的一员),哺乳动物双杂交实验系统验证了Id2与FHL2之间的相互作用,同时证实,该作用不依赖于Id2中的HLH结构域;GST-pulldown、免疫共沉淀方法,进一步证实FHL2/Id2之间的相互作用;免疫荧光共定位实验结果证实,FHL2/Id2相互作用主要发生在细胞核内;共转染实验结果发现,FHL2通过相互作用阻抑了Id2对bHLH类转录因子E47的功能抑制活性．总之,本研究识别了1个新的Id2相互作用蛋白FHL2,通过直接的相互作用,FHL2抑制了Id2的功能活性,FHL2可能参与调控Id2介导的细胞分化与发育过程,并可能参与肿瘤的发生与进展．     

FHL2通过相互作用抑制分化抑制蛋白家族成员的转录抑制活性

目的：探讨FHL2与Id（分化抑制蛋白）家族蛋白之间的相互作用及FHL2对Id蛋白功能的调控效应。方法：用GST-pulldown与免疫共沉淀（CoIP）方法检测FHL2与Id家族蛋白成员之间在体内外的相互作用;用共转染与报告基因驱动的萤光素酶方法检测FHL2对Id蛋白介导转录抑制效应的调控作用。结果：FHL2与Id家族的4个蛋白均存在直接的相互作用关系,表位分析结果显示FHL2蛋白中的第2个LIM结构域在FHL2/Id相互作用中是必需的,Id蛋白N端结构域在介导FHL2/Id相互作用中是必需的,FHL2/Id相互作用不依赖于Id蛋白中的螺旋-环-螺旋结构;通过相互作用,FHL2阻止了Id蛋白对碱性螺旋-环-螺旋转录因子E47转录活性的抑制作用。结论：FHL2是一个新识别的Id蛋白广谱的相互作用因子,通过对Id蛋白功能活性的抑制效应,FHL2可能参与Id介导的多种生物学效应以及肿瘤发生与进展。     

SUMO与乳腺癌

小泛素修饰物（Small ubiquitin-like modifier,SUMO）是结构上与泛素类似的一种修饰蛋白,能与一些特定的靶蛋白共价连接。与泛素介导蛋白质的降解不同,SUMO化修饰调控主要对靶蛋白的功能,如在蛋白质的稳定性、细胞定位、信号转导、基因转录调控等方面均发挥着重要的作用。最近的研究表明：SUMO与乳腺癌的发生发展密切相关,它是通过SUMO化修饰参与并影响雌激素受体信号通路来实现的,本文将就此做一综述。     

PPARγ的翻译后修饰

过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator-activated receptor gamma,PPARγ)是一种配体依赖性核转录因子,它具有调控细胞分化、脂肪代谢、糖代谢及炎症等多种生物学功能.机体对PPARγ转录活性的调控方式是多种多样的,包括蛋白表达水平、配体以及转录辅助因子等不同层次上的调控.近年来众多证据揭示,蛋白翻译后修饰(posttranslational modifications,PTMs)是机体调节PPARγ转录活性的另一重要方式.目前,已报道的PPARγ翻译后修饰包括磷酸化、泛素化、SUMO化和亚硝基化等,它们能够改变蛋白构象、调控蛋白相互作用、改变受体与配体间的亲和力,从而调控PPARγ下游基因的转录.重要的是,PPARγ的翻译后修饰与一些疾病如糖尿病、动脉粥样硬化、肿瘤等密切相关.本文将主要围绕PPARγ的各种翻译后修饰及其在疾病的发生、发展和治疗中的意义作一综述.     

SUMO化修饰与膜蛋白功能的调控

SUMO化作为一种重要的蛋白质翻译后修饰方式,其为人们熟知的功能是调控转录蛋白的细胞核内外定位与基因转录调节活性。近年来,研究发现SUMO/去SUMO化修饰的底物不仅限于核内与核周蛋白,一些膜蛋白,如钾离子通道、谷氨酸盐和红藻氨酸盐受体亚基、TGF-β受体等,均可作为SUMO/去SUMO化修饰的底物。本文就SUMO/去SUMO化修饰在膜蛋白功能调控这一新兴领域的最新进展作一介绍。     

脂肪细胞分化相关转录因子的结构和功能

关于脂肪细胞分化调控的研究主要集中在转录因子的作用上。目前了解得比较清楚的分化转录因子有多种,其中CAAT增强子结合蛋白家族（C/EBPs）中的C／EBPα和过氧化物酶体增殖物激活受体家族（PPARs）中的PPARy是转录调控中起主要作用的两种因子。两者有各自的结构特点和功能,但在脂肪细胞中它们之间相互协同促进细胞的分化成熟。本文主要就C／EBPs和PPARs家族中主要成员的结构和功能及相互作用进行综述。     

SUMO化修饰系统在哺乳动物胚胎发育及器官发生中的作用

小分子泛素相关修饰物蛋白（small ubiquitin-related modifier protein,SUMO）化修饰是一种广泛存在的蛋白质翻译后修饰形式,存在于动物多个生理和病理过程中,并涉及复杂的信号通路调节过程,是细胞对应激反应的重要调节机制,并且越来越多的研究表明,SUMO化修饰在哺乳动物胚胎发育及器官发生过程中发挥重要作用。在胎儿发育过程中,SUMO化对于器官的形成及发育起着至关重要的作用。SUMO化途径的各组成成分（UBC9、SUMO1~3、PIAS、SENP1~7）在胚胎发育过程中协调胚泡与子宫间的对话、心脏发育以及颅面发育中都发挥着重要作用。在发育过程中SUMO化修饰一旦失调,则可能导致胚胎植入前缺陷、胚胎发育缺陷以及胚胎致死。本综述总结了SUMO化修饰的分子机制,以及SUMO化途径各个组成成分（SUMO、UBC9、PIAS、SENPs）在早期胚胎发育及后续器官发生中功能的最新进展,以望为后续的研究提供借鉴。