类泛素蛋白--sumo

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1、万方数据第26卷第1期2004年2月细胞生物学杂志ChineseJournalofCellBiologyV01．26，No．1February，2004类泛素蛋白——SUMO叶晓峰，吴乔木(厦门大学生命科学学院细胞生物学与肿瘤细胞工程教育部重点实验室，厦门361005)摘要SUMO(smallubiquitin．relatedmodifier)是泛素(ubiquitin)类蛋白家族的重要成员之一。尽管SUMO的生化反应途径与泛素相似，但不像泛素那样诱导底物蛋白降解。SuMO化能够使蛋白质更加稳定，进而调节许多关键的细胞活动。现从分类、结构、生化途径和生物学功能等方面介绍SUMO及

2、SUMO化过程。关键词：SUMO：SUMO化(sumoylation)中图分类号：Q253文献标识码：A文章编号：0253—9977(2004)01—10—05近年来，依赖于泛素及类泛素蛋白的翻译后修饰已被证实参与许多细胞活动的调控过程，如细胞周期、信号传导、免疫识别、细胞凋亡、细胞增殖与分化、蛋白转运、器官起源、炎症、抗原呈递、内质网调控、DNA修复以及应激反应等等fJ】。泛素(ubiquitin)是一种76个氨基酸的多肽，共价结合并修饰细胞内多种蛋白质【2】。大部分泛素化蛋白能被26S蛋白酶体(proteasome)识别而降解。这种蛋白质翻译后的修饰已成为当今细胞分子生物学研

3、究的热点。随着越来越多的泛素蛋白被报道，各种类似泛素的修饰蛋白也不断地被发现，如，SUMO(smallubiquitin—relatedmodifier)、Rub1(relatedtoubiquitin，亘宅称Nedd8)、Ap98(autophagy)和Apgl2等【引。本文将重点介绍SUMO家族成员。SUMO与泛素在氨基酸序列上虽然只有18％相同，但在二级和三级结构上有惊人的相似⋯。SUMO化(sumoylation)与泛素化(ubiquitination)不同，它并不促使蛋白质降解，反而是加强蛋白质的稳定性或调节蛋白在细胞内的定位和分布，以及影响蛋白质的转录活性【引。至今已

4、发现30余种蛋白质能被SUMO修饰，如RanGAPl、PML、P53、I．KB和激素受体等【61。1suMO分类和结构SUMO广泛存在于原生动物、后生动物、植物和真菌中，反映SUMO在进化中的高度保守。在哺乳动物中发现SUMO三个成员：SUMO一1、SUMO．2和SUMO一3，而在果蝇、线虫和酵母只有一种SUMO成员【7】。最近在植物拟南芥中发现至少有三种不同的SUMO成员[8】。1995年，SUMO家族的第一个成员SMT3在酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)中被发现，它参与有丝分裂和减数分裂【"。1996年初，第一个人HSMT3的cDNA被克隆，命名为S

5、UMO一2。随后，五个不同实验室同时鉴定了人SUMO．1的基因序列，因此SUMO．1又称为GMPl，Sentrin，Ubn，SMT3C或PICl。人的SUMO一3在1997年也被发现14】。SUMO．1为101个氨基酸序列的多肽，与泛素的同源序列位点为22—97，人SUMO．1和泛素氨基酸序列有48％同源性。SUMO一2是含95个氨基酸的多肽，在泛素同源区域内有46％与SUMO．1相同。SUMO-3是103个氨基酸的多肽，在泛素同源区域内有97％与SUMO．2相同【4】。所有的SUlⅥO家族成员在C端都有一个向外伸展的突出端，不同SUMO家族成员突出端的氨基酸序列是不同的【3】，

6、而泛素则没有这一突出端。当突出端被类泛素蛋白底物结合酶ULP水解后，甘氨酸基团暴露，SUMO则由前体蛋白向成熟蛋白转变，这是SUMO与底物蛋白结合的必经之路。SUMO-1与SUMO．2的氨基酸序列在人和鼠中完全相同，SUMO．3则是83％相同，其余不同的序列有17％集中在C端【31。线虫的SUMO基因序列和脊椎动物相似，而果蝇的SUMO氨基酸序列和脊椎动物的SUMO一2，3相似[71。SMT3是SUMO．1在酵母的同源物，有50％的氨基酸序列与人SUMO一1相同【41。收稿日期：2003．05—30；修回日期：2003．07—1I4通讯作者，E-mail：xgwu@xmu．edu

7、．ca万方数据第1期叶晓峰等：类泛素蛋白一SUMO通过分析发现人的SUMO一1／2／3基因分别位于染色体的2q33、17q25．1和21q22．3。编码SUMO一1的基因有4个内含子，SUMO一2／3基因只有3个内含子【加】。SUMO一1／2／3基因的最后两个内含子都定位在伐螺旋的末端，而SUMO一1基因的前两个内含子和SUMO。2／3基因的第一个内含子则定位在不同的位点【71。核磁共振研究SUMO．1蛋白三级结构表明，SUMO．1包括一个与泛素同源的区域(氨基酸序列22～97)