SUMO特異性蛋白酶對(duì)缺氧信號(hào)通路和PcG的調(diào)節(jié)作用及分子機(jī)制.pdf

1、SUMO是一種新的類泛素蛋白家族成員。它能共價(jià)修飾許多蛋白質(zhì)，并調(diào)節(jié)這些靶蛋白的功能和定位。和泛素Ubiquitin修飾類似，SUMO修飾是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，即由SUMO修飾所特異的E1，E2和E3酶來(lái)催化，可逆反應(yīng)則由一組被稱為SENP的SUMO特異性蛋白酶來(lái)完成。至今已鑒定了6個(gè)存在于人細(xì)胞中的SENP家族成員，每一個(gè)成員具有不同的細(xì)胞內(nèi)定位和底物特異性。雖然對(duì)其生化特性進(jìn)行了大量研究，但SENP在參與的細(xì)胞生命活動(dòng)過(guò)程中的作用并未十

2、分了解。本課題從分析SENP1和SENP2基因敲除小鼠的表現(xiàn)型入手，鑒定了SENP作用的靶分子，從而探索SUMO修飾與SENP介導(dǎo)的去SUMO修飾參與的細(xì)胞生命活動(dòng)過(guò)程的分子機(jī)制和生物學(xué)意義。本研究主要內(nèi)容如下： ⑴SENP1在低氧條件下調(diào)節(jié)低氧誘導(dǎo)因子1(HIF1α)穩(wěn)定性的作用及分子機(jī)制。在我們對(duì)SENP1基因敲除小鼠的分析中發(fā)現(xiàn)，SENP1對(duì)低氧條件下HIF1α調(diào)節(jié)促紅細(xì)胞生成素(EPO)的產(chǎn)生是必須的。進(jìn)一步分析證實(shí)S

3、ENP1通過(guò)特異的去除低氧所誘導(dǎo)的HIF1αSUMO修飾，從而保持其在低氧條件下的穩(wěn)定。我們還發(fā)現(xiàn)SUMO修飾能使HIF1α與泛素化E3連接酶VonHippel-Lindau(VHL)蛋白結(jié)合，從而導(dǎo)致HIF1α的泛素化并通過(guò)蛋白酶體途徑降解，這是在國(guó)際上首次報(bào)道了SUMO修飾能促進(jìn)靶蛋白的泛素—蛋白酶體途徑降解這一新的概念1，2。 ⑵PIASy在低氧誘導(dǎo)的HIFla SUMO修飾中的作用與分子機(jī)制。低氧可誘導(dǎo)HIF1α發(fā)生S

4、UMO修飾。通過(guò)應(yīng)用功能篩選策略，我們確定了SUMO E3連接酶PIASy(protein inhibitor of the activator of STATy)參與了低氧誘導(dǎo)HIF1α SUMO修飾的過(guò)程。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)缺氧能誘導(dǎo)PIASy和HIF1α間的相互結(jié)合，PIASy進(jìn)而促進(jìn)HIF1α的SUMO修飾。 ⑶SENP2負(fù)調(diào)控PcG活性的作用與分子機(jī)制。我們通過(guò)對(duì)SENP2基因敲除小鼠的分析發(fā)現(xiàn)，SENP2是Gata4/

5、Gata6等PcG靶基因的表達(dá)所必須的。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)SENP2能特異地調(diào)節(jié)PRC1(Polycomb RepressiveComplex1)中一個(gè)介導(dǎo)與組蛋白3第27位賴氨酸三甲基化位點(diǎn)(H3K27me3)相結(jié)合的核心成員Pc2的SUMO修飾，從而影響到PRC1募集到PcG靶基因的啟動(dòng)子上和調(diào)控PcG靶基因的表達(dá)。這種調(diào)節(jié)的分子基礎(chǔ)便是Pc2的SUMO修飾能促進(jìn)PRC1復(fù)合體與H3K27me3結(jié)合，SENP2正是通過(guò)特異性地調(diào)節(jié)Pc2的S