SUMO特異性蛋白酶對缺氧信號通路和PcG的調(diào)節(jié)作用及分子機制.pdf

1、SUMO是一種新的類泛素蛋白家族成員。它能共價修飾許多蛋白質(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修飾是一個動態(tài)的過程，即由SUMO修飾所特異的E1，E2和E3酶來催化，可逆反應(yīng)則由一組被稱為SENP的SUMO特異性蛋白酶來完成。至今已鑒定了6個存在于人細胞中的SENP家族成員，每一個成員具有不同的細胞內(nèi)定位和底物特異性。雖然對其生化特性進行了大量研究，但SENP在參與的細胞生命活動過程中的作用并未十

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修飾參與的細胞生命活動過程的分子機制和生物學(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制。在我們對SENP1基因敲除小鼠的分析中發(fā)現(xiàn)，SENP1對低氧條件下HIF1α調(diào)節(jié)促紅細胞生成素(EPO)的產(chǎn)生是必須的。進一步分析證實S

3、ENP1通過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的泛素化并通過蛋白酶體途徑降解，這是在國際上首次報道了SUMO修飾能促進靶蛋白的泛素—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制。低氧可誘導(dǎo)HIF1α發(fā)生S

4、UMO修飾。通過應(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修飾的過程。進一步分析發(fā)現(xiàn)缺氧能誘導(dǎo)PIASy和HIF1α間的相互結(jié)合，PIASy進而促進HIF1α的SUMO修飾。 ⑶SENP2負調(diào)控PcG活性的作用與分子機制。我們通過對SENP2基因敲除小鼠的分析發(fā)現(xiàn)，SENP2是Gata4/

5、Gata6等PcG靶基因的表達所必須的。進一步發(fā)現(xiàn)SENP2能特異地調(diào)節(jié)PRC1(Polycomb RepressiveComplex1)中一個介導(dǎo)與組蛋白3第27位賴氨酸三甲基化位點(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靶基因的啟動子上和調(diào)控PcG靶基因的表達。這種調(diào)節(jié)的分子基礎(chǔ)便是Pc2的SUMO修飾能促進PRC1復(fù)合體與H3K27me3結(jié)合，SENP2正是通過特異性地調(diào)節(jié)Pc2的S