SUMO proteini - SUMO protein

S merkezi U biquitin benzeri Mo difier (veya SUMO ) proteinlerinin küçük ailesidir protein olan kovalent olarak bağlanmış ve diğer proteinlerden ayrılmış hücrelerin fonksiyonlarını değiştirmek için kullanılır. Bu işleme SUMOylation (bazen yazılı toplama ) denir . SUMOylation, nükleer - sitozolik taşıma, transkripsiyonel düzenleme, apoptoz , protein stabilitesi, strese tepki ve hücre döngüsü boyunca ilerleme gibi çeşitli hücresel süreçlerde yer alan translasyon sonrası bir modifikasyondur .

SUMO proteinleri, ubikuitine benzer ve ubikuitin benzeri protein ailesinin üyeleri olarak kabul edilir . SUMOylation, ubiquitination ile ilgili olana benzer bir enzimatik kaskad tarafından yönlendirilir. Ubiquitin'in aksine, SUMO proteinleri bozunma için etiketlemek için kullanılmaz . Olgun SUMO, C-terminalinin son dört amino asidi , SUMO'nun C-terminal glisin tortusu ile hedef protein üzerindeki bir alıcı lizin arasında bir izopeptid bağının oluşmasına izin vermek için ayrıldığında üretilir .

SUMO aile üyeleri genellikle farklı isimlere sahiptir; Sumo homolog maya , örneğin, SMT3 (MIF iki 3 supresör) olarak adlandırılır. İnsan genomunda SUMO genleri için birkaç psödojen rapor edilmiştir .

iMol ile yapılan ve bir NMR yapısı olan PDB dosyası 1A5R'ye dayanan insan SUMO1 proteininin yapı şeması ; proteinin omurgası, ikincil yapıyı vurgulayan bir şerit olarak temsil edilir; N-terminali mavi, C-terminali kırmızı
Atomları küreler olarak temsil eden aynı yapı, proteinin şeklini gösterir; insan SUMO1, PDB dosyası 1A5R

fonksiyon

Proteinlerin SUMO modifikasyonunun birçok işlevi vardır. En sık ve en iyi çalışılanlar arasında protein stabilitesi, nükleer - sitozolik taşıma ve transkripsiyonel düzenleme bulunmaktadır. Tipik olarak, belirli bir proteinin sadece küçük bir kısmı SUMOillenir ve bu modifikasyon, deSUMOilasyon enzimlerinin etkisiyle hızla tersine çevrilir. Hedef proteinlerin SUMOilasyonunun, değişen lokalizasyon ve bağlanma ortakları dahil olmak üzere bir dizi farklı sonuca neden olduğu gösterilmiştir. RanGAP1'in (ilk tanımlanan SUMO substratı) SUMO-1 modifikasyonu, sitozolden nükleer gözenek kompleksine kaçakçılığına yol açar. Ve SUMO modifikasyonu ninein onun hareketine yol sentrozom için çekirdeği . Çoğu durumda, transkripsiyonel düzenleyicilerin SUMO modifikasyonu, transkripsiyonun inhibisyonu ile ilişkilidir. Bir başvurabilir GeneRIFs daha fazla bilgi edinmek için, SUMO proteinlerin, mesela insan SUMO-1.

İnsanlarda onaylanmış 4 SUMO izoformu vardır; SUMO-1 , SUMO-2 , SUMO-3 ve SUMO-4 . Amino asit seviyesinde, SUMO1, SUMO2 ile yaklaşık %50 aynıdır. SUMO-2/3, birbirine yüksek derecede benzerlik gösterir ve SUMO-1'den farklıdır. SUMO-4, SUMO-2/3'e benzerlik gösterir ancak 90. ​​pozisyonda Glutamin yerine Proline sahip olması bakımından farklılık gösterir. Sonuç olarak, SUMO-4 normal koşullar altında işlenmez ve konjuge edilmez, ancak stres altındaki proteinlerin modifikasyonu için kullanılır. -açlık gibi koşullar. Mitoz sırasında, SUMO-2/3 sentromerlere ve yoğun kromozomlara yerleşirken, SUMO-1 mitotik iğ ve iğ orta bölgesine yerleşir, bu da SUMO paraloglarının memeli hücrelerinde farklı mitotik süreçleri düzenlediğini gösterir. Mitotik kromozomlarla ilişkili ana SUMO konjugasyon ürünlerinden biri, mitoz sırasında sadece SUMO-2/3 tarafından modifiye edilen topoizomeraz II'nin SUMO-2/3 konjugasyonundan ortaya çıkmıştır. SUMO-2/3 modifikasyonları özellikle stres tepkisine dahil görünüyor. SUMO-1 ve SUMO-2/3 karışık zincirler oluşturabilir, ancak SUMO-1, SUMO-2/3'te bulunan dahili SUMO konsensüs sitelerini içermediğinden, bu poli-SUMO zincirlerini sonlandırdığı düşünülmektedir. SUMO-1'in Serin 2'si fosforillenir ve 'değiştirilmiş değiştirici' kavramını yükseltir.

DNA hasar yanıtı

Hücresel DNA , düzenli olarak DNA'ya zarar veren ajanlara maruz kalır. İyi düzenlenmiş ve karmaşık bir DNA hasar yanıtı (DDR), genellikle hasarın potansiyel zararlı etkileriyle başa çıkmak için kullanılır. DNA hasarı meydana geldiğinde, SUMO proteininin onarım odaklarında büyük protein komplekslerinin birleştirilmesini kolaylaştırmak için moleküler bir yapıştırıcı görevi gördüğü gösterilmiştir. Ayrıca, SUMOylation bir proteinin biyokimyasal aktivitelerini ve etkileşimlerini değiştirebilir. SUMOylation , baz eksizyon onarımı , nükleotid eksizyon onarımı , homolog olmayan uç birleştirme ve homolog rekombinasyon onarımı gibi ana DNA onarım yollarında rol oynar . SUMOylation ayrıca hataya meyilli translesion sentezini de kolaylaştırır.

yapı

SUMO proteinleri küçüktür; En yaklaşık 100 olan amino asit uzunluğunda ve 12 kDa olarak kütle . Kesin uzunluk ve kütle, SUMO ailesi üyeleri arasında değişir ve proteinin hangi organizmadan geldiğine bağlıdır . SUMO, amino asit seviyesinde ubiquitin ile (%20'den az) çok az sekans özdeşliğine sahip olmasına rağmen, hemen hemen aynı yapısal kıvrıma sahiptir. SUMO proteini, diğer ubikuitin benzeri proteinlerin sahip olmadığı, 10-25 amino asitlik benzersiz bir N-terminal uzantısına sahiptir. Bu N-terminali, SUMO zincirlerinin oluşumu ile ilgili bulunmuştur.

İnsan SUMO1'in yapısı sağda gösterilmiştir. SUMO1'i, amino asit zincirinin (kırmızı ve mavi ile gösterilen) her iki ucunun proteinin merkezinden dışarı çıktığı küresel bir protein olarak gösterir. Küresel çekirdek, bir alfa sarmalından ve bir beta yaprağından oluşur . Gösterilen diyagramlar , çözelti içindeki proteinin bir NMR analizine dayanmaktadır .

SUMO ekinin tahmini

En SUMO modifiye edilmiş proteinler, tetrapeptid konsensüs içeren motif Ψ a, Ψ-KXD / e hidrofobik tortu, K lisin SUMO konjuge, X, herhangi bir amino asit (aa), D ya da E bir asidik kalıntı, olmasıdır. Substrat spesifikliği, doğrudan Ubc9'dan ve ilgili substrat motifinden türetilmiş gibi görünmektedir . Şu anda mevcut tahmin programları şunlardır:

  • SUMOplot - SUMO konsensüs dizisinin (SUMO-CS) SUMO eklentisine dahil olma olasılığını tahmin etmek için geliştirilmiş çevrimiçi ücretsiz erişim yazılımı. SUMOplot skor sistemi iki kritere dayanmaktadır: 1) Ubc9'u bağladığı gözlemlenen ve gösterilen SUMO-CS ile doğrudan amino asit eşleşmesi ve 2) konsensüs amino asit tortularının benzer hidrofobiklik sergileyen amino asit tortuları ile ikame edilmesi . SUMOplot geçmişte Ubc9 bağımlı siteleri tahmin etmek için kullanılmıştır.
  • seeSUMO - kullandığı rasgele ormanlar ve destek vektör makineleri literatüründen toplanan verilere eğitilmiş
  • SUMOsp - potansiyel SUMOylation peptid sitelerini puanlamak için PSSM'yi kullanır . ψKXE motifini takip eden siteleri ve diğer kanonik olmayan motifleri içeren olağandışı SUMOylation sitelerini tahmin edebilir.
  • JASSA - SUMOylation sitelerinin (klasik ve tersine çevrilmiş fikir birliği) ve SIM'lerin (SUMO etkileşimli motif) çevrimiçi ücretsiz erişim tahmincisi. JASSA, deneysel SUMOylation sitelerinin veya SIM'lerin hizalanmasından türetilen Konum Frekans Matrisine dayalı bir puanlama sistemi kullanır. Sorgu dizisiyle eşleşen veritabanı isabetlerinin tanımlanması ve ikincil yapısal elemanlar ve/veya biriktirilmiş PDB dosyalarından alınabilen ilgili proteinin 3B katı içindeki aday sitelerin temsili dahil olmak üzere, tahminin daha iyi değerlendirilmesine yönelik yeni özellikler uygulandı.

SUMO eki (SUMOylation)

SUMO'nun hedefine bağlanması, ubikuitininkine benzerdir (NEDD 8 gibi diğer ubikuitin benzeri proteinler için olduğu gibi). SUMO öncüsü, çıkarılması gereken bazı ekstra amino asitlere sahiptir, bu nedenle bir C-terminal peptidi, bir di-glisin motifini ortaya çıkarmak için bir proteaz (insanda bunlar SENP proteazları veya mayadaki Ulp1) tarafından SUMO öncüsünden ayrılır. Elde edilen SUMO daha sonra bir heterodimer olan bir E1 enzimine (SUMO Aktive Edici Enzim (SAE)) bağlanır. Daha sonra bir konjuge enzim (Ubc9) olan bir E2'ye geçirilir. Son olarak, az sayıda E3 bağlayıcı proteinden biri onu proteine ​​bağlar. Mayada dört SUMO E3 proteini vardır, Cst9, Mms21, Siz1 ve Siz2. Ubiquitination'da, hedefine ubiquitin eklemek için bir E3 gerekli olsa da, kanıtlar, konsensüs dizisi mevcut olduğu sürece E2'nin SUMOylation'da yeterli olduğunu göstermektedir. E3 ligazının SUMOylation etkinliğini desteklediği düşünülmektedir ve bazı durumlarda SUMO konjugasyonunu fikir birliği olmayan motiflere yönlendirdiği gösterilmiştir. E3 enzimleri büyük ölçüde Mms21 (Smc5/6 kompleksinin bir üyesi) ve Pias-gama ve HECT proteinleri gibi PIAS proteinleri olarak sınıflandırılabilir . İnsan genomunun 17. Kromozomunda SUMO2, diğerleri arasında SUMO1+E1/E2 ve SUMO2+E1/E2'ye yakındır. Ancak RanBP2 gibi bazı E3'ler de değildir. Son kanıtlar, PIAS-gama'nın transkripsiyon faktörü yy1'in SUMOilasyonu için gerekli olduğunu, ancak çinko-HALKA parmağından (E3 ligazlarının fonksiyonel alanı olarak tanımlanır) bağımsız olduğunu göstermiştir. SUMOylation geri dönüşümlüdür ve spesifik SUMO proteazları tarafından hedeflerden uzaklaştırılır. Tomurcuklanan mayada, Ulp1 SUMO proteazı nükleer gözenekte bağlı bulunurken, Ulp2 nükleoplazmiktir. DeSUMOylating enzimlerinin belirgin subnükleer lokalizasyonu, daha yüksek ökaryotlarda korunur.

DeSUMOilasyon

SUMO, deSUMOylation adı verilen substratından çıkarılabilir. Spesifik proteazlar bu prosedüre aracılık eder (insanda SENP veya mayada Ulp1 ve Ulp2).

Protein saflaştırmasında rol

E. coli'de eksprese edilen rekombinant proteinler , düzgün bir şekilde katlanamayabilir, bunun yerine agregatlar oluşturabilir ve inklüzyon cisimcikleri olarak çökelebilir . Bu çözünmezlik, E. coli tarafından verimsiz bir şekilde okunan kodonların varlığından, ökaryotik ve prokaryotik ribozomlardaki farklılıklardan veya uygun protein katlanması için uygun moleküler şaperonların eksikliğinden kaynaklanabilir . Bu tür proteinleri saflaştırmak için ilgili proteini, proteinin çözünürlüğünü arttırmak için SUMO veya MBP ( maltoz bağlayıcı protein ) gibi bir çözünürlük etiketi ile kaynaştırmak gerekebilir . SUMO daha sonra Ulp1 peptidaz gibi bir SUMO'ya özgü proteaz kullanılarak ilgili proteinden bölünebilir .

İnsan SUMO proteinleri

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

Dış bağlantılar

Tahmin SUMOylation için programlar:

  • SUMOplot Analiz Programı — proteininizdeki SUMOylation sitelerini tahmin eder ve puanlar (Abgent tarafından)
  • seeSUMO - SUMOylation sitelerinin tahmini
  • SUMOsp - SUMOylation sitelerinin tahmini
  • JASSA - SUMOylation sitelerini ve SIM'i tahmin eder ve puanlar (SUMO etkileşimli motif)

Araştırma laboratuvarları