植物蛋白SUMO化修饰检测方法

SUMO化是一种重要的蛋白质翻译后修饰,对植物正常生长发育不可或缺。到目前为止已筛选到上千个可能的SUMO底物,但由于SUMO化修饰水平普遍很低,其生物学功能研究相对较少。该文详细描述了检测蛋白SUMO化修饰的常用方法,包括体外和体内SUMO化实验,以及SUMO化修饰位点的检测方法,旨在为深入研究植物蛋白SUMO化修饰提供技术支持。     

植物蛋白质SUMO化修饰体外高效检测系统

蛋白质SUMO化修饰是一种调控蛋白命运的关键修饰方式, 广泛参与植物生长发育及逆境胁迫响应。SUMO化修饰过程主要由激活酶(E1)-结合酶(E2)-连接酶(E3)组成的级联酶促反应催化, 其关键酶组分将SUMO分子缀合至底物蛋白的赖氨酸残基, 形成共价异肽键以完成SUMO化修饰过程。该文报道了1种植物蛋白质SUMO化修饰体外高效检测系统, 通过在大肠杆菌(Escherichia coli)中构建拟南芥(Arabidopsis thaliana) SUMO化修饰的关键通路实现对底物蛋白的SUMO化修饰, 结果可通过免疫印迹进行检测。该系统可以简化植物蛋白质SUMO化修饰的检测流程, 为植物细胞SUMO化修饰的功能研究提供了有力工具。     

植物SUMO化修饰研究进展

SUMO化修饰是一种高度保守的蛋白质翻译后修饰。在SUMO化酶系统的协同作用下,成熟的SUMO分子以异肽键的方式结合到靶蛋白上,调控靶蛋白稳定性、活性、定位等。同时,发生SUMO化修饰的蛋白在SUMO特异蛋白酶的作用下发生去SUMO化反应,使SUMO重新进入循环过程。已知SUMO化修饰参与了植物胁迫响应、生长发育、开花等重要生理过程的调控。本文主要介绍了植物SUMO化修饰途径及其调控的生物学过程,并讨论蛋白组学方法在SUMO化修饰底物鉴定的进展及问题。     

类泛素化修饰蛋白SUMO1的表达纯化及抗体制备

SUMO是近年发现的类泛素化修饰蛋白,可通过异肽键共价连接到靶蛋白上,影响靶蛋白的细胞内定位、稳定性及与其它生物大分子的相互作用. 为研究蛋白质的SUMO化修饰,本文表达并利用亲和层析的方法纯化了重组的人SUMO1,制备了兔抗hSUMO1的多克隆抗体. 经ELISA和免疫印迹检测,获得了灵敏度高、特异性好的抗体,可用于SUMO化修饰靶蛋白的鉴定及SUMO化修饰的生物学功能研究.     

UFDS系统检测蛋白质SUMO化修饰研究

为了验证UFDS系统（Ubc9 fusion-directed sumoylation, UFDS）是否能够检测蛋白质SUMO(small ubiquitin-related modifier)化修饰,构建了Ubc9和PKCθ的融合表达载体,与SUMO1表达载体共转染293T细胞,通过免疫共沉淀和Western印迹检测Ubc9-PKCθ与SUMO1的相互作用。 结果表明,Ubc9-PKCθ与SUMO1相互作用,且SENP1共表达时导致Ubc9-PKCθ去SUMO化修饰;相较于野生型Ubc9-PKCθ,SUMO化修饰位点突变型Ubc9-PKCθ与SUMO1的相互作用显著减弱;而相较于野生型PKCθ,SUMO化修饰位点突变型PKCθ与SUMO1的相互作用则完全检测不到。 研究结果说明,应用UFDS系统能检测蛋白质的SUMO化修饰,但在鉴定潜在的SUMO化修饰位点时有一定的缺陷。     

Ubc9融合表达时SUMO化修饰影响蛋白激酶Cθ在免疫突触的聚集

SUMO化修饰具有广泛的功能,包括调控神经突触的形成和传递。神经突触和免疫突触共享某些特性,而蛋白激酶Cθ(protein kinase Cθ,PKCθ)是蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)家族中唯一能在抗原刺激后定位于免疫突触中央超分子活化簇的一员。为了探讨SUMO化修饰对免疫突触的影响,该文采用"Ubc9融合介导的SUMO化修饰系统(Ubc9 fusion-directed SUMOylation system,UFDS)"方法检测Ubc9-PKCθ与SUMO的相互作用;应用体外定点突变技术构建多个SUMO化修饰位点突变的Ubc9-PKCθ;通过荧光显微镜观察Raji B-Jurkat T细胞之间的接触面。结果显示,Ubc9-PKCθ能被SUMO化修饰,且抗原刺激后能在免疫突触聚集;而当多个SUMO化修饰位点突变后,Ubc9-PKCθ的SUMO化水平显著下调,抗原刺激后虽然还是被招募到免疫突触上,但呈现弥散状态。综上所述,Ubc9融合表达时SUMO化修饰影响PKCθ在免疫突触的聚集。     

SENPs对肿瘤发展的分子调控机理

SUMO化修饰是一种把小泛素相关修饰物(small ubiquition related modifier,SUMO)共价连接到细胞内靶蛋白半胱氨酸残基上的一种蛋白质翻译后修饰。SUMO化修饰参与并调控着多种细胞进程,如转录调控、核转运和信号转导等。SUMO化修饰是一种动态可逆的修饰方式。SUMO特异性蛋白酶(SUMO-specific proteases,SENPs)可以使SUMO化修饰的蛋白质发生去SUMO化,在维持细胞内SUMO化与去SUMO化的平衡中起重要作用。研究表明,SENPs与多种癌症的发生发展密切相关,如SENP1能直接调节多条致癌通路,诱发正常的前列腺上皮细胞状态异常。癌细胞中的SENP3能诱导血管生成。因此,对去SUMO化机制研究可以为开发癌症治疗药物提供新的思路。     

植物SUMO化修饰及其生物学功能

SUMO化修饰是细胞内蛋白质功能调节的重要方式之一。植物中的SUMO化修饰途径由SUMO分子和SUMO化酶系组成。SUMO化修饰是一个可逆的动态过程。SUMO前体蛋白在SUMO特异性蛋白酶的作用下成熟,随后通过SUMO活化酶、SUMO结合酶和SUMO连接酶将靶蛋白SUMO化,最后SUMO特异性蛋白酶将SUMO与靶蛋白分离,重新进入SUMO化循环。初步研究表明,植物SUMO化修饰参与植物花期调控、激素信号转导、抗病防御以及逆境应答等生理过程。     

植物SUMO化修饰及其生物学功能

SUMO化修饰是细胞内蛋白质功能调节的重要方式之一。植物中的SUMO化修饰途径由SUMO分子和SUMO化酶系组成。SUMO化修饰是一个可逆的动态过程。SUMO前体蛋白在SUMO特异性蛋白酶的作用下成熟, 随后通过SUMO活化酶、SUMO结合酶和SUMO连接酶将靶蛋白SUMO化, 最后SUMO特异性蛋白酶将SUMO与靶蛋白分离, 重新进入SUMO化循环。初步研究表明, 植物SUMO化修饰参与植物花期调控、激素信号转导、抗病防御以及逆境应答等生理过程。     

蛋白质SUMO化修饰与疾病

SUMO(small ubiquitin-related modifier)化修饰作为一种可逆的蛋白质翻译后修饰,从发现至今已有20余年。细胞内被确认能发生SUMO化修饰的蛋白质已超过3 000种。SUMO化修饰能够调控蛋白质的活性,从而影响细胞内诸多生命活动过程,参与了对细胞生理与病理过程的调控。该综述在简要介绍蛋白质SUMO化修饰的基础上,将重点介绍蛋白质SUMO化修饰在疾病发生发展中的相关作用。     

蛋白质SUMO化修饰及其调控

SUMO化修饰是一种由SUMO特异性的活化酶(E1)、结合酶(E2)和连接酶(E3)共同催化完成的类泛素化修饰。同时,它又是一个动态且可逆的过程,介导去SUMO化的则是SUMO特异性蛋白酶(SENP)家族。SUMO化修饰的靶蛋白存在于细胞的各个部位,通过loss of function和gain of function机制,SUMO化修饰可调控蛋白质的活性与功能。SENPs介导的去SUMO化是决定靶蛋白SUMO化修饰水平的主要因素之一,同时SENPs也是调节蛋白SUMO化修饰的一个主要环节,因此SENPs在调控靶蛋白所参与的信号通路中发挥着重要作用。     

拟南芥SUMO底物的研究进展

SUMO(Small ubiquitin-related modifier)化修饰是普遍存在于真核生物中的一种翻译后修饰, 在很多细胞过程中发挥重要作用。文章阐述了拟南芥中SUMO底物的最新研究进展。首先介绍SUMO化修饰过程, SUMO底物的鉴定, 包括鉴定方法的进展和鉴定成果。然后依据底物的亚细胞定位、生理功能和参与的生理生化过程对其进行分类和分析, 以期更好地理解蛋白质SUMO化修饰方式在植物生长发育中的功能。     

SUMO化和磷酸化的相互作用和共同修饰

翻译后修饰如磷酸化、乙酰化、甲基化、泛素化和SUMO化调节不同蛋白质的不同功能。磷酸化可能是最常见的修饰之一,蛋白质磷酸化通过一系列的激酶和磷酸酶催化,从而改变蛋白质功能。SUMO修饰是一种类泛素化修饰。SUMO修饰包括活化、结合、连接和解离,涉及多个酶多个步骤的催化过程。SUMO化可调节蛋白质相互作用、亚细胞定位、蛋白质稳定性和转录活性。关于磷酸化和SUMO化的蛋白质翻译后修饰,已有广泛研究报道。但很少关注于磷酸化和SUMO化之间的相互作用,以及它们对蛋白质的共同修饰。本文综述了蛋白质磷酸化和SUMO化之间的相互作用,以及共同修饰对细胞生理和肿瘤的影响。     

SUMO化修饰系统及其在肿瘤发展中的作用

小泛素相关修饰物(small ubiquitin-related modifier,SUMO)修饰是一种动态可逆的蛋白质翻译后修饰方式,SUMO蛋白可以共价结合到靶蛋白上。目前,在哺乳动物中,已经鉴定出4种不同的SUMO蛋白亚型,分别是SUMO-1、SUMO-2、SUMO-3和SUMO-4。SUMO化修饰对靶蛋白的功能具有重要的调节作用,如蛋白质的稳定性、亚细胞定位、信号转导、基因转录调控等。最新的研究表明,SUMO化修饰与肿瘤的发生、发展密切相关,但具体的机制还不清楚。该文就SUMO化修饰在肿瘤发展过程中作用机制的最新研究进展作一综述。     

SUMO化和磷酸化的相互作用与共同修饰

翻译后修饰如磷酸化、乙酰化、甲基化、泛素化和SUMO化调节不同蛋白质的不同功能。磷酸化可能是最常见的修饰之一,蛋白质磷酸化通过一系列的激酶和磷酸酶催化,从而改变蛋白质功能。SUMO修饰是一种类泛素化修饰。SUMO修饰包括活化、结合、连接和解离,涉及多个酶多个步骤的催化过程。SUMO化可调节蛋白质相互作用、亚细胞定位、蛋白质稳定性和转录活性。关于磷酸化和SUMO化的蛋白质翻译后修饰,已有广泛研究报道。但很少关注于磷酸化和SUMO化之间的相互作用,以及它们对蛋白质的共同修饰。本文综述了蛋白质磷酸化和SUMO化之间的相互作用,以及共同修饰对细胞生理和肿瘤的影响。     

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。     

蛋白质SUMO化修饰与肿瘤调控

SUMO化修饰是一种重要的蛋白质翻译后修饰方式,在细胞周期调控、细胞代谢、基因转录、DNA损伤和修复等众多细胞生物学过程中,对底物蛋白质的表达、定位和活性进行调控。蛋白质SUMO化修饰是动态可逆的过程,去SUMO化修饰由SUMO特异性蛋白酶(SENPs)家族成员所催化。由于受到SUMO化修饰的底物蛋白种类众多、功能多样,SUMO化修饰能够在整体和特定蛋白质修饰层面,参与调控肿瘤的发生发展,并且这种调控机制非常复杂,比如调控细胞周期的进程、DNA损伤和基因组不稳定性、肿瘤代谢与生长、抗肿瘤免疫等。SENPs家族成员是底物蛋白质SUMO化修饰程度的决定者,该研究团队对SENPs家族成员在肿瘤中的作用开展了系列研究,因此该文也将以SENP1和SENP3为例,对SENPs在肿瘤进程中的作用及其作用机制展开介绍。     

SUMO化修饰对NF-kB信号通路的调控

小泛素相关修饰物(small ubiquitin-related modifier,SUMO)经由一系列酶介导的生化级联反应共价结合于靶蛋白的赖氨酸残基上,稳定靶蛋白免受降解的过程称为SUMO化修饰(SUMOylation).核转录因子kB(nuclear factors kB,NF-kB)是公认的炎症和免疫反应的重要调节因子,并与糖尿病的发生发展密切相关.近年来研究发现,不仅NF-kB抑制蛋白(inhibitor of NF-kB,IkB)的SUMO化修饰参与NF-kB信号通路的调节,而且SUMO酶可以直接调节NF-kB对靶基因的转录.现就SUMO亚型及结构,SUMO化修饰与去SUMO化修饰过程,SUMO、SUMO酶对NF-kB的转录调控及其与糖尿病相关性的最新研究进展作以综述.     

SUMO化修饰的Apak对核糖体RNA合成的调控作用

核糖体是由核糖体RNA和核糖体蛋白组成的复合体,其功能是参与蛋白质合成.SUMO化修饰的底物蛋白对核糖体的形成有重要调控作用.前期研究发现,KRAB型锌指蛋白Apak能特异地抑制p53所介导的凋亡通路.进一步研究发现,在核仁应激及癌基因激活条件下,抑癌蛋白ARF促进Apak发生SUMO化修饰并促使其移位于核仁.为了进一步探讨SUMO化修饰的Apak对核糖体RNA合成的调控功能,本研究通过Northern blot检测SUMO化修饰的Apak对核糖体RNA合成的影响,实时定量PCR检测核糖体RNA转录水平,RNA-Ch IP方法检测核糖体RNA与Apak蛋白的相互作用,结果表明,SUMO化修饰的Apak抑制47S核糖体RNA前体的合成且抑制RNA聚合酶Ⅰ介导转录的18S和5.8S r RNA的合成;在放线菌素D以及癌基因诱导下,促进Apak与18S,5.8S r RNA相互作用.本研究对理解Apak的功能和作用机制提供了新的依据,为深入研究KRAB型锌指蛋白家族分子对核糖体RNA的调控奠定了基础.     

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。