作者：劉國(guó)偉 北京市朝陽(yáng)區(qū)團(tuán)結(jié)湖社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心

除了能夠共價(jià)附著在其他蛋白質(zhì)上外，SUMO也是能夠通過(guò)SUMO相互作用動(dòng)機(jī)(SIMs)與蛋白質(zhì)發(fā)生非共價(jià)相互作用。這些是短鏈的分支疏水殘基，通常在N或c端有酸性和/或絲氨酸殘基。SUMO靶標(biāo)中的SIMs可能促進(jìn)它們的SUMO化，但SUMO-sim相互作用的一個(gè)經(jīng)典功能是作為蛋白質(zhì)招募或復(fù)雜組裝的分子粘合劑。早幼粒細(xì)胞白血病(PML)核小體(NBs)的形成就很好地證明了這一點(diǎn)。SIMs對(duì)于SUMO靶向泛素連接酶(STUbLs)的作用也至關(guān)重要，比如RNF4蛋白，它通過(guò)串聯(lián)SIMs識(shí)別泛素化靶點(diǎn)中的多聚sUMO鏈。由于SUMO4似乎不能與蛋白質(zhì)結(jié)合，因此有人提出通過(guò)SIM相互作用對(duì)這種SUMO物種的調(diào)節(jié)作用。
SUMO連接酶和蛋白酶是SUMO附著于靶標(biāo)的關(guān)鍵調(diào)控因子。在某種程度上，這可以通過(guò)目標(biāo)選擇，也可以通過(guò)特定的細(xì)胞定位來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，在SENP蛋白中，SENP1和SENP2分別在核孔復(fù)合體和PMLNBs，SENP3和SENP5與核仁和染色質(zhì)和線(xiàn)粒體高度相關(guān)，SENP6和SENP7部分與染色質(zhì)相關(guān)。此外，與E1和E2似乎對(duì)SUMO類(lèi)似物的區(qū)別不佳相反，越來(lái)越多的證據(jù)表明，在許多情況下，某些連接酶和蛋白酶可能表現(xiàn)出類(lèi)似物的偏好，因此也在這方面的SUMO化調(diào)控。此外，途徑組分的活性可能受到氧化還原變化和不同的經(jīng)PTMs的調(diào)節(jié)。值得注意的是，SUMO化和磷酸化的串?dāng)_顯著影響SUMO對(duì)靶標(biāo)的附著。如前所述，除了調(diào)控特定靶點(diǎn)的SUMO修飾外，一般的SUMO化也受到調(diào)控，例如它發(fā)生在對(duì)不同應(yīng)激條件的反應(yīng)中。
在SUMO化領(lǐng)域已經(jīng)設(shè)計(jì)了兩個(gè)重要的概念：SUMO謎以及蛋白質(zhì)組sumo化的概念。第一種情況與在任何給定時(shí)間只有一小部分目標(biāo)蛋白池被檢測(cè)為sumo化有關(guān)，而有證據(jù)表明sumo化調(diào)節(jié)整個(gè)目標(biāo)蛋白池的活性。這可以用修改的短暫性質(zhì)來(lái)解釋?zhuān)匀粚?duì)目標(biāo)產(chǎn)生了永久的影響。一個(gè)例外是SUMO1對(duì)核孔蛋白R(shí)anGAP1的異常穩(wěn)定的修飾。事實(shí)上，在正常情況下，RanGAP1的SuMO化是細(xì)胞中游離SuMO1有限的主要原因。第二個(gè)概念指的是證據(jù)表明，蛋白質(zhì)不是單獨(dú)被sumo化，而是sumo化經(jīng)常集體發(fā)生在一組相互作用的蛋白質(zhì)上，這個(gè)過(guò)程也被稱(chēng)為“SUMO噴霧”。這使得sumo化不同于其他經(jīng)pms，后者通常針對(duì)單個(gè)蛋白質(zhì)具有高選擇性。雖然這已經(jīng)在DNA修復(fù)的背景下進(jìn)行了研究，但在未來(lái)的神經(jīng)元分化研究中應(yīng)該考慮它，這個(gè)過(guò)程需要許多蛋白質(zhì)復(fù)合物的參與，必須精確調(diào)控。sumo化途徑。通過(guò)特定的SUMO蛋白酶如SENP家族的SUMO前體的c端成熟，使SUMO通過(guò)異二聚體SAE1/UBA2(或E1酶)激活SUMO。從E1，SUMO被轉(zhuǎn)移到偶聯(lián)酶UBC9(或E2酶)。在成熟的SUMO的c端和E1和E2酶上的半胱氨酸殘基(C)之間形成了硫酯結(jié)合。最后，SUMO被轉(zhuǎn)移到目標(biāo)蛋白上的賴(lài)氨酸(K)殘基(sumo化)，這是一個(gè)反應(yīng)，通常由SUMO連接酶(或E3酶)促進(jìn)。SUMO特異性蛋白酶也能夠?qū)UMO從靶點(diǎn)中去除(去SUMO化)，即被切除的SUMO能夠進(jìn)入周期sumo化在發(fā)育中的作用，已經(jīng)產(chǎn)生了一些缺乏sumo偶聯(lián)機(jī)制不同成分的動(dòng)物模型。許多這些因素已被證明對(duì)小鼠胚胎發(fā)育是必要的，因?yàn)槿狈诵膕umo化因子作為UBC9或SUMO2和SUMO蛋白酶為SENP1或SENP2導(dǎo)致胚胎致死。缺陷兩個(gè)SENP1和SENP2與胎盤(pán)異常相關(guān)，而SENP2已被證明對(duì)所有三個(gè)滋養(yǎng)層的發(fā)育至關(guān)重要。對(duì)于SUMO1，已經(jīng)生成了不同的小鼠模型，結(jié)果也有爭(zhēng)議。SUMO1的缺失最初與腭發(fā)育缺陷和胚胎日之間由于不明原因?qū)е碌母吲咛ニ劳雎视嘘P(guān)。然而，用于產(chǎn)生Sumo1突變體的干細(xì)胞細(xì)胞系顯示出復(fù)雜的遺傳重排，在另一個(gè)實(shí)驗(yàn)室中，來(lái)自該細(xì)胞系的小鼠胚胎顯示出SUMO1的表達(dá)和偶聯(lián)沒(méi)有變化。而SUMO1的缺乏也與心臟缺陷導(dǎo)致的高產(chǎn)前和產(chǎn)后死亡率有關(guān)，大多數(shù)缺乏SUMO1的小鼠模型是可行的，在生理?xiàng)l件下沒(méi)有顯著的表型。缺乏SUMO3的小鼠是可行的，可能是由于補(bǔ)償通過(guò)它的關(guān)閉和更豐富的模擬物SUMO2，這也可能補(bǔ)償在那些沒(méi)有表型的病例中SUMO1的損失。然而，SUMO2的損失并不能通過(guò)SUMO3和SUMO1來(lái)補(bǔ)償。缺乏E3連接酶PIAS1等其他因子的小鼠或TOPORS顯示出不同程度的圍產(chǎn)期死亡率。管道存活下來(lái)的老鼠比野生型同窩幼崽要小，雖然它們沒(méi)有明顯的組織學(xué)缺陷，但它們對(duì)病毒或微生物的挑戰(zhàn)表現(xiàn)出增強(qiáng)的免疫反應(yīng)。其他的E3連接酶，如PIAS4或PIAS2在胚胎發(fā)育過(guò)程中似乎是可有可無(wú)的，可能是因?yàn)閬?lái)自其他家庭成員的補(bǔ)償。盡管單個(gè)Pias4敲除的表型較輕，但同時(shí)缺乏PIAS1和PIAS4的胚胎在之前死亡。在視網(wǎng)膜中，PIAS3在發(fā)育中的桿狀和錐狀光感受器中選擇性表達(dá)，電將PIAs3shRNA穿孔產(chǎn)生具有錐狀形態(tài)和分子特征的光感受器，但仍表達(dá)桿狀特異性基因，其他因素與SUMOE3連接酶。