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1、SUMO化修饰的研究进展 摘 要： SUMO是一类重要的类泛素蛋白，SUMO化修饰作为一种蛋白质翻译后修饰，广泛参加生物体的生命活动，具有极其重要的功能。笔者对SUMO的分类、SUMO化循环及其功能进行了简明的阐述。 关键词：SUMO分子；SUMO化循环；翻译后修饰 中图分类号：Q946.1 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1016-6500.2022.10.007 蛋白质翻译后的修饰作用是蛋白质功能调整的关键信号通路。最常见的翻译后修饰是泛素化， 其作用是在蛋白质翻译后， 通过将泛素分子结合到靶蛋白上， 形成多聚泛素链， 26S蛋白酶体可以识别泛素链上的靶蛋白。SU
2、MO是近年来探讨热门的一种类泛素小分子1，是泛素样蛋白家族中的一员，在二级三级结构上与泛素高度相像，但是功能却与泛素不同，SUMO与底物蛋白结合后调整蛋白功能2。 1 SUMO分类 SUMO在物种进化过程中高度保守，其分子量较小，存在于真核生物的细胞中。目前，在低等真核生物中，只存在一种SUMO基因，即SUMO-1；在脊椎动物中，至少存在3种SUMO基因；在哺乳动物中，目前已发觉4种SUMO基因，分别为SUMO-1，SUMO-2，SUMO-3和SUMO-4。潜在的SUMO结合保守基序存在于SUMO-2，SUMO-3和SUMO-4的氨基端，而SUMO-1则不存在，但可以结合在SUMO-2，SUM
3、O-3链的末端。4种SUMO分子在生物体内的分布及细胞中的分布各不相同，各自的功能也不相同。SUMO的很多底物都含有SUMO结合保守基序KxE3，同时，还具有核定位信号。 2 SUMO化循环及参加SUMO化循环的酶 SUMO化循环是一种共价修饰，其中须要ATP的参加。SUMO化循环主要包括激活、结合、连接和去SUMO化过程4。SUMO对靶蛋白的修饰类似于泛素化，也是可逆的多步酶促反应。SUMO分子与靶蛋白上的某些赖氨酸残基形成共价键，并修饰靶蛋白，此过程为SUMO化。SUMO前体蛋白在SENP的作用下，成为成熟的蛋白，暴露出C端Gly.在ATP的参加下， SUMO的C端Gly与E1-激活酶的一
4、个Cys残基相连，该作用是通过硫酯键。活化的SUMO发生转酯反应，与SUMO特异性结合酶 Ubc9的半胱氨酸残基Cys93相连， Ubc9将SUMO分子结合到目标蛋白上，在SUMO连接酶的参加下识别底物，对底物的SUMO化有促进作用。以上是SUMO化的过程。反之，将SUMO从靶蛋白上移除，称为去SUMO化， 该过程是由SUMO特异性蛋白酶作用完成的，SUMO前体在SENP作用下切除羧基端数个氨基酸，从而暴露出双甘氨酸残基，重新进入SUMO循环。 SUMO活化酶E1是异源二聚体，由Aos1 和Uba2 组成，其发挥作用时消耗ATP， 通过非共价键形成腺苷酸化的SUMO中间体， 然后SUMO分子与
5、一个Uba2的活性半胱氨酸位点形成硫酯键，随即被活化5。 目前，SUMO修饰中只有一种E2结合酶Ubc9。Ubc9是由158个氨基酸残基组成，其表面带正电荷， 只与带负电荷的SUMO 结合，而不能与带正电荷的泛素结合。Ubc9是一种核蛋白， 它可定位到核孔复合物的胞浆侧和核质侧6。Ubc9半胱氨酸残基Cys93与SUMO的C端的甘氨酸残基可通过硫酯键结合，从而形成SUMO-Ubc9硫酯中间体， 也能促进赖氨酸基团形成坚固的异肽键， 进而使SUMO分子结合到目标蛋白上。 E3连接酶 不与SUMO结合，但是它可增加Ubc9究竟物蛋白的转移效率，并能增加特异性。由于E3连接酶不仅能够活化Ubc9，也
6、可以缩短Ubc9与靶蛋白之间的距离。E3连接酶的种类繁多，其主要包括三大类：PIAS、RanBP2和Pc2。 SUMO特异性蛋白酶，即去SUMO化酶，该酶具有剪切作用，可以使SUMO分子与底物蛋白分别，并能重新进入新的SUMO化循环7。去SUMO化酶种类许多，在酵母中有两种，而在人类中则存在6种去SUMO化酶。不同的去SUMO酶识别剪切不同的SUMO底物。 3 SUMO化修饰的功能 SUMO化修饰能够使蛋白质构象更加稳定，还参加细胞核内的一系列生理过程， 如核运输、信号传递、细胞周期调控及基因表达调控等8。SUMO化修饰可调整蛋白质之间的相互作用， 调整蛋白质核质运输。SUMO化修饰既能协同泛
7、素化，又能拮抗泛素化9。SUMO化修饰还可参加线粒体分裂的调控、基因组完整性的维持、离子通道调控等。在人类中，SUMO化修饰与人类的很多疾病密不行分，如癌症10、糖尿病、心脏病以及白血病等。 4 展 望 近年来，越来越多的人起先关注蛋白质的SUMO化修饰，对其探讨也越来越深化。SUMO化修饰作为胞内蛋白功能调整的重要因素之一，通过多种机制来调整蛋白的功能以及活性，发挥着不行替代的作用。因此，SUMO化修饰值得人们进一步探讨和探究。 参考文献： 1 袁浩，朱军.蛋白质的类泛素化修饰J.生命科学，2022，22：1161-1166. 2 薛庆於， 韩野， 郭联和，等. SUMO-1在HIF-1/V
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