Войти
Small U биквитин-подобный Mo diffier (или SUMO ) белки представляют собой семейство небольших белков, которые ковалентно присоединены к другим белкам и отсоединены от них в клетках для изменения их функции. SUMOylation - это посттрансляционная модификация, участвующая в различных клеточных процессах, таких как ядерный - цитозольный транспорт, регуляция транскрипции, апоптоз, стабильность белка, реакция на стресс и прохождение через клеточный цикл.
белки SUMO аналогичны убиквитину и считаются членами убиквитин-подобного белка семья. SUMOylation направляется ферментативным каскадом, аналогичным тому, который участвует в убиквитинировании. В отличие от убиквитина, SUMO не используется для маркировки белков для деградации. Зрелый SUMO образуется, когда последние четыре аминокислоты на С-конце были отщеплены, чтобы позволить образование изопептидной связи между С-концевым остатком глицина SUMO и акцепторным лизином на целевом белке.
Члены семьи СУМО часто имеют разные имена; гомолог SUMO в дрожжах, например, называется SMT3 (супрессор mif two 3). Сообщалось о нескольких псевдогенах для этого гена.
Структурная схема белка SUMO1 человека, полученного с использованием файла PDB 1A5R и основанного на нем, структура ЯМР; остов белка представлен лентой, подчеркивающей вторичную структуру; N-конец отмечен синим, C-конец - красным 
Та же самая структура, представляющая атомы в виде сфер, показывает форму белка; SUMO1 человека, файл PDB 1A5R Модификация белков SUMO выполняет множество функций. Среди наиболее частых и наиболее изученных - стабильность белка, ядерный - цитозольный транспорт и транскрипционная регуляция. Как правило, только небольшая часть данного белка подвергается SUMOилированию, и эта модификация быстро отменяется действием deSUMOylating ферментов. Было показано, что SUMOylation целевых белков вызывает ряд различных результатов, включая изменение локализации и партнеров по связыванию. Модификация SUMO-1 RanGAP1 (первый идентифицированный субстрат SUMO) приводит к его транспортировке из цитозоля в комплекс ядерных пор. Модификация SUMO приводит к его перемещению от центросомы к ядру. Во многих случаях SUMO-модификация регуляторов транскрипции коррелирует с ингибированием транскрипции. Можно ссылаться на GeneRIF белков SUMO, например человеческий СУМО-1, чтобы узнать больше.
Существует 4 подтвержденных изоформы SUMO у людей; СУМО-1, СУМО-2, СУМО-3 и СУМО-4. На аминокислотном уровне SUMO1 примерно на 50% идентичен почти идентичному SUMO2. СУМО-2/3 демонстрируют высокую степень сходства друг с другом и отличаются от СУМО-1. SUMO-4 проявляет сходство с SUMO-2/3, но отличается наличием пролина вместо глутамина в положении 90. В результате SUMO-4 не обрабатывается и не конъюгируется в нормальных условиях, а используется для модификации белков при стрессе. -условия вроде голодания. Во время митоза SUMO-2/3 локализуется в центромерах и конденсированных хромосомах, тогда как SUMO-1 локализуется в митотическом веретене и средней зоне веретена, указывая тем самым, что паралоги SUMO регулируют отдельные митотические процессы в клетках млекопитающих. Один из основных продуктов конъюгации SUMO, связанных с митотическими хромосомами, возник в результате конъюгации SUMO-2/3 топоизомеразы II, которая модифицируется исключительно SUMO-2/3 во время митоза. Модификации SUMO-2/3, по-видимому, конкретно участвуют в реакции на стресс. SUMO-1 и SUMO-2/3 могут образовывать смешанные цепи, однако, поскольку SUMO-1 не содержит внутренних консенсусных сайтов SUMO, обнаруженных в SUMO-2/3, считается, что эти поли-SUMO цепи обрываются. Серин 2 SUMO-1 фосфорилируется, что поднимает понятие «модифицированного модификатора».
Клеточная ДНК регулярно подвергается воздействию повреждающих ДНК агентов. Ответ на повреждение ДНК (DDR), который хорошо регулируется и запутан, обычно используется для борьбы с потенциально пагубными последствиями повреждения. Было показано, что при повреждении ДНК белок SUMO действует как молекулярный клей, облегчая сборку больших белковых комплексов в очагах репарации. Кроме того, SUMOylation может изменять биохимические активности и взаимодействия белков. SUMOylation играет роль в основных путях репарации ДНК : эксцизионной репарации оснований, эксцизионной репарации нуклеотидов, негомологичного соединения концов и гомологичная рекомбинационная репарация. SUMOylation также облегчает подверженный ошибкам транс-поврежденный синтез.
Белки SUMO небольшие; большинство из них имеют длину около 100 аминокислот и 12 кДа при массе. Точная длина и масса варьируются между членами семейства SUMO и зависят от организма, из которого происходит белок. Хотя SUMO имеет очень небольшую идентичность последовательности с убиквитином (менее 20%) на уровне аминокислот, он имеет почти идентичную структурную складку. Белок SUMO имеет уникальное N-концевое расширение из 10-25 анимокислот, которого нет у других униквитин-подобных белков. Обнаружено, что этот N-конец связан с образованием цепей SUMO.
Структура SUMO1 человека изображена справа. Он показывает SUMO1 как глобулярный белок с обоими концами аминокислотной цепи (показаны красным и синим), торчащими из центра белка. Сферическое ядро состоит из альфа-спирали и бета-листа. Представленные диаграммы основаны на анализе белка в растворе ЯМР.
Большинство модифицированных SUMO белков содержат тетрапептидный консенсусный мотив Ψ-KxD / E, где Ψ представляет собой гидрофобный остаток, K представляет собой лизин, конъюгированный с SUMO, x представляет собой любую аминокислоту (аа), D или E представляет собой кислотный остаток. Субстратная специфичность, по-видимому, происходит непосредственно от Ubc9 и соответствующего мотива субстрата. В настоящее время доступны следующие программы прогнозирования:
SUMO-присоединение к своей мишени аналогично таковому для убиквитина (как и для других убиквитин-подобных белков, таких как NEDD 8). Предшественник SUMO имеет некоторые дополнительные аминокислоты, которые необходимо удалить, поэтому C-концевой пептид отщепляется от предшественника SUMO протеазой (у человека это протеазы SENP или Ulp1 у дрожжей), чтобы выявить мотив диглицина. Затем полученный SUMO связывается с ферментом E1 (активирующим ферментом SUMO (SAE)), который является гетеродимером. Затем он передается E2, который является конъюгированным ферментом (Ubc9). Наконец, один из небольшого числа белков, связывающих E3, присоединяет его к белку. В дрожжах есть четыре белка SUMO E3: Cst9, Mms21, Siz1 и Siz2. Хотя в убиквитинировании E3 необходим для добавления убиквитина к его мишени, данные свидетельствуют о том, что E2 достаточно для SUMOylation, пока присутствует консенсусная последовательность. Считается, что лигаза E3 способствует эффективности SUMOylation и в некоторых случаях, как было показано, направляет конъюгацию SUMO на неконсенсусные мотивы. Ферменты E3 в значительной степени можно отнести к белкам PIAS, таким как Mms21 (член комплекса Smc5 / 6) и белки Pias-gamma и HECT. На хромосоме 17 генома человека SUMO2 находится рядом с SUMO1 + E1 / E2 и SUMO2 + E1 / E2, среди других. Однако некоторые E3, такие как RanBP2, не являются ни тем, ни другим. Недавние доказательства показали, что PIAS-gamma необходим для SUMOylation фактора транскрипции yy1, но он не зависит от пальца цинкового кольца (идентифицированного как функциональный домен лигаз E3). SUMOylation является обратимым и удаляется от мишеней специфическими протеазами SUMO. У почкующихся дрожжей Ulp1 SUMO протеаза обнаруживается связанной в ядерной поре, тогда как Ulp2 является нуклеоплазматической. Четкая субядерная локализация deSUMOylating ферментов законсервирована у высших эукариот.
Обычно только небольшой пул (~ 1%) белков может быть SUMO -илирован в определенное время.
СУМО можно удалить с его субстрата, что называется десумоилированием. Эту процедуру опосредуют специфические протеазы (SENP у человека или Ulp1 и Ulp2 у дрожжей).
Рекомбинантные белки, экспрессируемые в E. coli, могут не складываться должным образом, вместо этого формируя агрегаты и выпадают в виде тел включения. Эта нерастворимость может быть связана с присутствием кодонов, неэффективно считываемых E. coli, различиями в эукариотических и прокариотических рибосомах или отсутствием подходящих молекулярных шаперонов для правильной укладки белка. Для очистки таких белков может потребоваться слияние интересующего белка с меткой растворимости, такой как SUMO или MBP (мальтозосвязывающий белок ), чтобы увеличить растворимость белка. Позднее SUMO может быть отщеплен от интересующего белка с помощью SUMO-специфической протеазы, такой как пептидаза Ulp1.
Программы для прогнозирования SUMOylation:
