Mały modyfikator podobny do ubikwityny (SUMO) jest małym (∼12kDa) białkiem, które występuje u wszystkichukota wszystkich eukariontów i uczestniczy w odwracalnej modyfikacji potranslacyjnej docelowych białek komórkowych. Trójwymiarowa struktura białek SUMO i ubikwityny (Ub) nakładają się na siebie, chociaż istnieje bardzo małe podobieństwo w ich pierwotnych sekwencjach aminokwasowych. ich pierwotnych sekwencji aminokwasowych. We wszystkich organizmach koniugacja i i dekoniugacja Ub i SUMO przebiegają w tych samych reakcjach przy użyciu enzymów enzymów specyficznych dla szlaku. Koniugacja SUMO w roślinach jest częścią kontroli regulujących ważne procesy biologiczne, takie jak wzrost, rozwój, kwitnienie, reakcje na stres środowiskowy (abiotyczny) i odpowiedź na infekcję patogenem. Większość dowodów na to pochodzi z analiz genetycznych. Ostatnie wysiłki zmierzające do przeanalizowania funkcji sumoilacji skupiły się na odkryciu celów koniugacji SUMO przy użyciu dwuhybrydowego ekranu drożdżowego wykorzystującego składniki cyklu SUMO jako przynętę. cyklu SUMO jako przynętę lub przy użyciu oczyszczania powinowactwa białek sprzężonych z SUMO a następnie identyfikację tych białek za pomocą spektrometrii mas. Niniejszy rozdział zawiera przegląd aktualnej wiedzy na temat sumoilacji u roślin, ze szczególnym uwzględnieniem modelowej rośliny Arabidopsis thaliana. --- Wykorzystując analizę in silico, ujawniono szereg potencjalnych miejsc modyfikacji posttranslacyjnych ujawniono w obrębie ludzkiego białka metylotransferazy O6-metyloguaniny-DNA (MGMT). W szczególności były to acetylacja reszty Gly3 w N-końcu białka i wewnętrznych resztach Lys132 i Lys135; metylacja reszty Arg166; SUMOylacja Lys63 i ubikwitynacja reszt Lys31, Lys39, Lys49, Lys63, Lys67, Lys135, Lys156, Lys196, Lys209. Przewidziano również przewidziano 16 nowych potencjalnych miejsc fosforylacji reszt serynowych (pozycje 13, 124, 144, 182, 183, 190, 215, 216 i 230), reszt tyrozynowych (pozycje 100 i 189) i reszt treoniny (pozycje 23, 69, 94, 126 i 229), a także pięć miejsc wiążących dla kinaz i innych białek (Serl3 z 14-3-3, Val21 i Ile172 z domeną D, Pro78 i Pro111 z domeną SH3, Pro111 z MAPK3). Niektóre kinazy przewidywane przez autorów są znane jako partnerzy białka MGMT, co potwierdza prawdopodobieństwo modyfikacji danych miejsc. Potencjalne miejsca wymagają dalszego eksperymentalnego potwierdzenia modyfikacji i ich wpływu na stabilność i aktywność naprawczą tego białka. białko. --- Akt/PKB, kinaza serynowo-treoninowa należąca do rodziny białek AGC, jest bierze udział w regulacji wielu procesów komórkowych wyzwalanych przez szeroką gamę sygnałów zewnątrzkomórkowych różnorodność sygnałów zewnątrzkomórkowych i dlatego jest uważana za kluczową cząsteczkę sygnalizacyjną w wyższych eukaliptusach. sygnalizacji u wyższych eukariontów. Deregulacja sygnalizacji Akt jest związana z różnymi chorobami ludzkimi, ujawniając szlaki zależne od Akt jako atrakcyjny cel interwencji terapeutycznej. jako atrakcyjny cel interwencji terapeutycznej. Od czasu jej odkrycia we wczesnych latach 90. XX wieku, wiele prac koncentrowało się na fosforylacji Akt dwóch reszt, Thr308 i Ser473, a modyfikacja tych dwóch miejsc została uznana za równoważną aktywacji Akt. równoważne aktywacji Akt. Niedawno Akt został zidentyfikowany jako substrat dla wielu różnych modyfikacji potranslacyjnych, w tym nie tylko nie tylko fosforylacji innych reszt, ale także acetylacji, glikozylacji, utlenianie, ubikwitynację i SUMOylację. Modyfikacje te mogą zapewnić dodatkowe etapy regulacyjne w celu dostrojenia funkcji Akt, przemieszczania się Akt w komórce w komórce i/lub do określania specyficzności substratowej tej cząsteczki sygnalizacyjnej. sygnalizacji. W niniejszym przeglądzie przedstawiamy przegląd tych różnych modyfikacji potranslacyjnych zidentyfikowanych dla Akt, koncentrując się na ich konsekwencjach dla aktywności tej kinazy. konsekwencjach dla aktywności tej kinazy. --- Koniugacja SUMO (Small Ubiquitin-like MOdifier) jest potranslacyjną modyfikacją związaną z różnymi funkcjami komórkowymi, w tym modyfikacja związana z różnymi funkcjami komórkowymi, w tym regulację transkrypcji, lokalizację jądrową i transdukcję sygnału. Sumoilacja, choć zachowana i istotna u eukariontów, nie była badana u pasożytów malarii. pasożytach malarii. Tutaj identyfikujemy koniugację SUMO pasożytów stadium krwi Plasmodium falciparum. Przeciwciała podniesione przeciwko syntetycznym peptydom plazmodialnego ortologa SUMO PfSUMO, 100-aminokwasowego białka, reagowały z charakterystycznymi subkomórkowymi przedziałami spasożytowanego erytrocytu podczas krwi krwi. Anty-PfSUMO barwi jądro i cytoplazmę pasożyta. My również reaktywność przeciwciał w cytoplazmie komórek gospodarza z strukturami pochodzącymi od pasożyta zwanymi szczelinami Maurera. Anty-PfSUMO reaguje w Western blot z wieloma białkami stadium krwi w zakresie od około 40-250 kDa. Pasożyty wyrażające PfSUMO znakowane FLAG dały podobne wyniki w teście Test immunofluorescencji i Western blot. Ponadto wykazaliśmy, że anty-PfSUMO zidentyfikowało PfSir2, białko jądrowe związane z telomerami zaangażowane w wyciszanie genów var, jako cel sumoilacji. Ponadto, analiza LC-MS/MS dwuetapowej immunoprecypitacji (IP) z przeciwciałami anty-FLAG i anty-PfSUMO ujawnia szereg przypuszczalnych sumoilowanych białek P. falciparum. Nasze wyniki sugerują, że koniugacja SUMO pełni istotną funkcję w wielu różnych procesach biologicznych u P. falciparum. --- Nukleolina jest białkiem ulegającym wszechobecnej ekspresji i uczestniczy w wielu ważnych procesach biologicznych, takich jak procesach biologicznych, takich jak regulacja cyklu komórkowego i biogeneza rybosomów. Aktywność nukleoliny jest regulowana przez wewnątrzkomórkową lokalizację i modyfikacje posttranslacyjne, w tym modyfikacje potranslacyjne, w tym fosforylację, metylację i ADP-rybozylację. Mały modyfikator podobny do ubikwityny (SUMO) jest kategorią niedawno zweryfikowanych form modyfikacji potranslacyjnych i wywiera różne skutki na białka docelowe. W opisanych tutaj badaniach odkryliśmy modyfikację SUMOylational ludzkiego białka nukleoliny przy Lys-294, która ułatwiała wiązanie mRNA nukleoliny poprzez utrzymanie jej lokalizacji jądrowej. W odpowiedzi na ekspozycję na arsen, nukleolina-SUMO była indukowana i promowała jej wiązanie z mRNA gadd45α, co zwiększało stabilność mRNA gadd45α i ekspresję białka ekspresję, powodując następnie śmierć komórek, w której pośredniczy GADD45α. Z drugiej strony, ektopowa ekspresja Mn-SOD osłabiała poziom rodnika ponadtlenkowego generowanego przez arsenit. poziom rodnika, zniesiony nukleolin-SUMO, a z kolei hamował apoptozę indukowaną arsenitem apoptozę poprzez zmniejszenie ekspresji GADD45α. Podsumowując, nasze wyniki po raz pierwszy pokazują, że nukleolina-SUMO przy K294R odgrywa kluczową rolę w jej sekwestracji jądra i aktywności wiązania mRNA gadd45α. Ta nowa biologiczna funkcja nukleoliny różni się od jej konwencjonalnej roli jako protoonkogen. Dlatego nasze odkrycia nie tylko ujawniają nową modyfikację białka nukleoliny i jego nowy paradygmat funkcjonalny w metabolizmie mRNA, ale także ale także poszerzają nasze zrozumienie dychotomicznych ról nukleoliny w zakresie rozwoju nowotworów. rozwoju nowotworów, które są zależne od wielu warunków wewnątrzkomórkowych i w konsekwencji odpowiednich regulacji jego modyfikacji, w tym SUMOylacja. --- SUMOylacja jest odwracalną modyfikacją potranslacyjną niezbędną dla stabilności genomu. stabilności genomu. Korzystając z MS o wysokiej rozdzielczości, zbadaliśmy globalną SUMOylację w ludzkich komórkach komórkach w sposób specyficzny dla miejsca, identyfikując łącznie >4 300 miejsc SUMOylacji w >1,600 białkach. Według naszej wiedzy, jest to pierwszy raz, kiedy >1,000 miejsc SUMOylacji zostało zidentyfikowanych w standardowych warunkach wzrostu. My badaliśmy ilościowo dynamikę SUMOylacji w odpowiedzi na proteazę SUMO inhibicję proteasomu i szok termiczny. Wiele SUMOylowanych lizyn zostało było wcześniej ubikwitynowanych, acetylowanych lub metylowanych, wskazując tym samym na wskazując na wzajemne oddziaływanie między SUMO i innymi modyfikacjami potranslacyjnymi. Zidentyfikowaliśmy 70 przypadków fosforylacji i cztery przypadki acetylacji w pobliżu miejsc miejsc SUMOylacji i dostarczamy dowodów na zależną od acetylacji SUMOylację endogennego histonu H3. SUMOylacja reguluje białka docelowe zaangażowane we wszystkie procesy jądrowe, w tym procesy jądrowe, w tym transkrypcję, naprawę DNA, przebudowę chromatyny, splicing prekursora-mRNA i składanie rybosomów. --- Modyfikacje potranslacyjne są w stanie regulować funkcje białek i procesy procesy komórkowe w szybki i odwracalny sposób. SUMOylacja, potranslacyjna modyfikacja potranslacyjna modyfikacja białek poprzez dodanie SUMO, jest wysoce konserwatywnym procesem. konserwowanym procesem, który wydaje się być obecny we współczesnych komórkach. Jednakże mechanizm SUMOylacji białek u wcześniejszych rozbieżnych eukariontów, takich jak Giardia lamblia, dopiero zaczyna być widoczny. W tej pracy zgłosiliśmy obecność pojedynczego genu SUMO kodującego białko SUMO w Giardia. Przeciwciała monoklonalne przeciwko rekombinowanemu białku Giardia SUMO ujawniły cytoplazmatyczną lokalizację natywnego SUMO w trofozoitach typu dzikiego. Ponadto nadekspresja białka SUMO wykazała głównie lokalizację cytoplazmatyczną, chociaż również w sąsiedztwie błony plazmatycznej, wici, a także wokół, a nawet wewnątrz jądra. Testy Western blot ujawniły szereg białek SUMOylowanych w zakresie między 20 a 120 kDa. Geny odpowiadające domniemanym enzymom zaangażowanym w szlak zbadano również szlak SUMOylacji. Nasze wyniki jako całość sugerują, że SUMOylacja jest procesem konserwowanym w linii eukariotycznej i że jej badanie jest istotne dla zrozumienia biologii tego interesującego pasożyta oraz roli modyfikacji potranslacyjnych w jego ewolucji. --- TŁO: Komórki rozwinęły wiele sposobów radzenia sobie ze stresem zewnętrznym. Jedną z charakterystyczną cechą ostrych stresów proteotoksycznych, takich jak szok cieplny (HS), jest szybka potranslacyjna modyfikacja białek przez SUMO (małe ubikwityno-podobne SUMOylation). Podczas gdy wiele celów SUMO to białka chromatyny białkami chromatynowymi, istnieje niewiele informacji na temat wiązania SUMOylowanych białek z chromatyną białek w HS i roli SUMOylacji chromatyny w regulacji transkrypcji. transkrypcji. WYNIKI: Zmapowaliśmy indukowane przez HS zmiany w obłożeniu chromatyny w całym genomie SUMO-2/3 w komórkach K562 i VCaP przy użyciu ChIP-seq. Chromatyna SUMOylacja była dalej skorelowana z wywołanymi przez HS globalnymi zmianami w transkrypcji przy użyciu GRO-seq i RNA polimerazy II (Pol2) ChIP-seq wraz z danymi ENCODE dla komórek K562. HS indukował szybką i masywną rearanżację wzór SUMOylacji chromatyny: SUMOylacja została zwiększona w aktywnych promotorach i związanych z wieloma czynnikami transkrypcyjnymi, w tym czynnikiem szoku cieplnego czynnik 1. Jednoczesna utrata SUMOylacji wystąpiła w nieaktywnych międzygenowych regionach chromatyny, które były związane z C regionach chromatyny, które były związane z kompleksem kohezyny CTCF i SETDB1 i kompleksem metylotransferazy SETDB1. Ponadto, HS wyzwalał dynamiczne wiązanie chromatyny ligazy SUMO PIAS1, szczególnie do promotorów. Indukowana przez HS SUMOylacja na chromatyny była najbardziej zauważalna w promotorach transkrybowanych genów, gdzie pozytywnie pozytywnie korelowała z aktywną transkrypcją i pauzą promotora Pol2. Co więcej, wyciszenie mechanizmu SUMOylacji poprzez deplecję UBC9 lub PIAS1 zwiększało ekspresję genów indukowanych przez HS. WNIOSKI: SUMOylacja wyzwalana przez HS jest ukierunkowana na promotory i enhancery aktywnie transkrybowanych genów, gdzie ogranicza aktywność transkrypcyjną genów indukowanych przez HS. SUMOylacja promotora, w której pośredniczy PIAS1, prawdopodobnie reguluje czynniki związane z Pol2 w HS. --- SUMOylacja stanowi główną modyfikację potranslacyjną (PTM) stosowaną przez maszynerię komórkową eukariontów do modulowania interakcji białkowych docelowych białek. Mały modyfikator podobny do ubikwityny-1 (SUMO-1) zawiera centralna i konserwowana reszta cysteiny (Cys52), która znajduje się w hydrofobowym rdzeniu białka. hydrofobowym rdzeniu białka i w ścisłym kontakcie z Phe65, co sugeruje występowanie interakcji S/π. Aby zbadać znaczenie Cys52 na stabilność termiczną i właściwości biochemiczne SUMO-1, wyprodukowaliśmy przez całkowitą syntezę chemiczną syntezę chemiczną koniugatów peptyd-białko SUMO-1 lub SUMO-1 Cys52Ala z natywnym wiązaniem izopeptydowym między SUMO-1 i peptydem pochodzącym z białka supresorowego nowotworu białka supresorowego nowotworu p53. Modyfikacja Cys52Ala zaburzyła strukturę drugorzędową SUMO-1 i spowodowała dramatyczną utratę stabilności termicznej białka. stabilności termicznej białka. Co więcej, rozszczepienie wiązania izopeptydowego przez enzym dekoniugujący Upl1 było znacznie mniej wydajne niż w przypadku koniugatu typu dzikiego. Podobnie, SUMOylacja in vitro RanGap1 przez enzymy koniugujące E1/E2 była znacznie mniej wydajny z analogiem SUMO-1 C52A w porównaniu do dzikiego typu SUMO-1. Dane te pokazują krytyczną rolę Cys52 w utrzymaniu konformacji i funkcji SUMO-1 konformacji i funkcji oraz znaczenie utrzymania tej cysteiny w stanie nienaruszonym dla badania koniugatów białek SUMO-1. --- SUMOylacja, kowalencyjne przyłączenie członka rodziny małych modyfikatorów ubikwityny (SUMO) do lizyn docelowych substratów (SUMO) do lizyn w docelowych substratach, jest istotną modyfikacją posttranslacyjną uukariotów. niezbędną modyfikacją potranslacyjną u eukariontów. Mikrobiologiczna manipulacja SUMOylacji stała się ostatnio kluczową strategią wirulencji dla wirusów i fakultatywnych bakterii wewnątrzkomórkowych. fakultatywnych bakterii wewnątrzkomórkowych, z których te ostatnie wykazały jedynie, że efektory, które negatywnie regulują SUMOylację. Tutaj pokazujemy, że obligatoryjna bakteria wewnątrzkomórkowa, Anaplasma phagocytophilum, wykorzystuje efektor efektor, AmpA (A. phagocytophilum post-translacyjnie zmodyfikowane białko A), który ulega SUMOylacji w komórkach gospodarza, co jest ważne dla przetrwania patogenu. przetrwania patogenu. Wcześniej odkryliśmy, że AmpA (dawniej APH1387) lokalizuje się w regionie A. phagocytophilum zajętej błony wakuolarnej (AVM). Algorytmiczne przewidywanie wskazały AmpA jako kandydata do SUMOylacji. Zweryfikowaliśmy to zjawisko przy użyciu matrycy powinowactwa SUMO do wytrącania zarówno natywnego AmpA, jak i ektopowo wyrażonego AmpA znakowanego zielonym białkiem fluorescencyjnym (GFP). SUMOylacja AmpA była zależna od lizyny, ponieważ kulki powinowactwa SUMO nie wytrąciły białka GFP-AmpA, gdy jego reszty lizyny zostały zastąpione argininą. Ektopowo wyrażone i endogenne AmpA były polisUMOylowane, co było zgodne z obserwacją, że AmpA kolokalizuje z SUMO2/3 w AVM. Tylko późno podczas cyklu infekcji AmpA kolokalizowała z SUMO1, który kończy łańcuchy poli-SUMO2/3. AmpA wykryto również w cytozolu zainfekowanych komórek gospodarza, co dodatkowo wspiera jego wydzielanie i prawdopodobny udział w interakcjach wspomagających przetrwanie patogenów. Rzeczywiście, podczas gdy za pośrednictwem siRNA nokaut Ubc9 - enzymu niezbędnego do SUMOylacji - nieznacznie wzmocniony A. phagocytophilum, farmakologiczne hamowanie SUMOylacji w zainfekowanych komórkach w zainfekowanych komórkach znacznie zmniejszyło obciążenie bakteryjne. Ektopowo wyrażony GFP-AmpA służyła jako konkurencyjny agonista przeciwko natywnej AmpA w zainfekowanych komórkach, podczas gdy GFP-AmpA z niedoborem lizyny był mniej skuteczny, co sugeruje, że modyfikacja lizyny lizyny AmpA jest ważna dla infekcji. Podsumowując, dane te pokazują, że AmpA ulega bezpośredniej SUMOylacji podczas infekcji, reprezentując nową taktykę dla przetrwania A. phagocytophilum. --- PML jest silnym supresorem nowotworów i czynnikiem proapoptotycznym i jest funkcjonalnie regulowany przez modyfikacje posttranslacyjne, takie jak fosforylacja regulowany przez modyfikacje potranslacyjne, takie jak fosforylacja, sumoilacja i ubikwitynacja. Inhibitory deacetylazy histonowej (HDAC) są obiecującą klasą obiecującą klasą celowanych środków przeciwnowotworowych i indukują apoptozę w komórkach nowotworowych komórkach nowotworowych poprzez w dużej mierze nieznane mechanizmy. Opisujemy tutaj nową potranskrypcyjną modyfikację modyfikację, acetylację, PML. PML występuje jako acetylowane białko w komórkach HeLa komórkach HeLa, a jego acetylacja jest zwiększona przez koekspresję p300 lub leczenie inhibitorem inhibitorem HDAC, trichostatyną A. Zwiększona acetylacja PML jest związana ze zwiększoną sumoilacją PML. zwiększoną sumoilacją PML in vitro i in vivo. PML jest zaangażowany w apoptozę indukowaną trichostatyną A, a PML z mutacją wadliwą pod względem acetylacji wykazuje niezdolność do pośredniczenia w apoptozie, co sugeruje znaczenie acetylacji PML acetylacji. Nasza praca zapewnia nowy wgląd w regulację PML przez modyfikację potranslacyjną i nowe informacje na temat mechanizmu terapeutycznego mechanizmu terapeutycznego inhibitorów HDAC. --- System ubikwityna-proteasom (UPS) jest głównym wewnątrzkomórkowym systemem degradacji. degradacji wewnątrzkomórkowej, a jego prawidłowe działanie ma kluczowe znaczenie dla zdrowia i funkcji komórek serca. komórek serca. Zmiany w proteasomach serca zostały powiązane z kilkoma patologicznymi fenotypami, w tym kardiomiopatiami, uszkodzeniem niedokrwienno-reperfuzyjnym, niewydolnością serca i przerostem mięśnia sercowego. uszkodzenie, niewydolność serca i przerost. Wady w zależnej od proteasomów komórkowej homeostazie białek mogą być przyczyną inicjacji i progresji niektórych chorób układu krążenia. chorób sercowo-naczyniowych. Pojawiające się dowody sugerują, że UPS może ukierunkowane na białka, które regulują patologiczne szlaki sygnałowe w celu degradacji, zmieniając w ten sposób dalsze czynniki efektorowe i wyniki choroby. Zmiany w interakcjach UPS-substrat w chorobie występują częściowo z powodu bezpośrednich modyfikacji podjednostek proteasomu 19S, 11S lub 20S. Modyfikacje potranslacyjne Modyfikacje potranslacyjne (PTM) są jednym z aspektów tej regulacji proteasomalnej, z ponad 400 znanych miejsc fosforylacji, ponad 500 miejsc ubikwitynacji i 83 wewnętrznych miejsc acetylacji lizyny. miejsca acetylacji lizyny, a także wiele miejsc rozszczepienia kaspaz, glikozylacji (takiej jak modyfikacja O-GlcNAc), metylacji, nitrozylacji, utleniania i SUMOylacji. Zmiany w PTM proteasomu sercowego, które występują w niedokrwieniu i kardiomiopatiach, są związane ze zmianami w aktywności i składaniu proteasomu aktywności i montażu proteasomu; jednak kilka cech tej regulacji pozostaje do zbadania. W tym przeglądzie skupiamy się na tym, jak niektóre z mniej powszechnych PTM wpływają na funkcję proteasomu i zmieniają homeostazę białek komórkowych. Ten artykuł jest częścią wydania specjalnego zatytułowanego "Kontrola jakości białek, proteasom ubikwityny". Ubiquitin Proteasome System, and Autophagy". --- W ostatniej dekadzie SUMOylacja stała się istotną modyfikacją posttranslacyjną. modyfikacja u eukariontów. W roślinach, biologiczna rola SUMO (mały modyfikator modyfikator związany z ubikwityną) została zbadana za pomocą podejść genetycznych, które wraz z ostatnimi badaniami biochemicznymi sugerują, że roślinny system SUMOylacji ma wysoki stopień złożoności. Niniejszy przegląd podsumowuje naszą aktualną wiedzę na temat systemu SUMOylacji u Arabidopsis, koncentrując się na mechanistycznych właściwościach zidentyfikowanych komponentów maszynerii. --- Transfer energii rezonansu Förstera (FRET) jest potężnym narzędziem w badaniach biologicznych. i jest szeroko stosowane w badaniach interakcji biomolekularnych. SUMOylacja jest ważną modyfikacją potranslacyjną, która jest zaangażowana w wiele kluczowych procesów biologicznych. wiele kluczowych procesów biologicznych. Jako wieloetapowa reakcja kaskadowa, SUMOylacja obejmuje wiele enzymów i interakcji białko-białko. Poniżej przedstawiamy rozwój opartego na FRET in vitro testu przesiewowego o wysokiej przepustowości (HTS) w SUMOylation. SUMOylation. Test ten opiera się na stanie ustalonym i wysokiej wydajności fluorescencyjnego transferu energii między CyPet i YPet połączonymi z SUMO1 i Ubc9, odpowiednio. Zoptymalizowaliśmy test i przeprowadziliśmy badanie pilotażowe na małą skalę, aby walidacji platformy przesiewowej. Przeprowadzony w formacie płytki 384-dołkowej, nasz HTS oparty na FRET zapewnia potężne narzędzie do zastosowań na dużą skalę i o wysokiej przepustowości. zastosowań. --- SUMOylacja jest ważną modyfikacją potranslacyjną, a SUMOylacja Akt reguluje proliferację komórek, nowotworzenie i cykl komórkowy, ale molekularny mechanizm molekularny mechanizm SUMOylacji Akt jest mniej znany. Tutaj pokazujemy zarówno endogenną i ektopową SUMOylację Akt, a Lys276 jest głównym akceptorem SUMO na Akt. Co więcej, SUMOylacja Akt jest zależna od fosforylacji Akt i Akt SUMOylacja zwiększa aktywność kinazy Akt bez wpływu na fosforylację poziom fosforylacji Akt. Co więcej, endogenna SUMOylacja Akt jest zwiększona przez insulinę i jest to zależne od aktywności Akt. Bodziec szoku termicznego również zwiększa Akt SUMOylation i jest to również zależne od aktywności Akt. Endogenna Akt SUMOylacja występuje również w mózgu szczura i jest wzmacniana przez stymulację insulinopodobnym czynnikiem wzrostu stymulację insulinopodobnym czynnikiem wzrostu-1. Ponadto Akt bezpośrednio fosforyluje Ubc9 przy Thr35 i fosforyluje SUMO1 na Thr76. Fosforylacja Ubc9 przy Thr35 promuje Ubc9, a fosforylacja SUMO1 przy Thr76 stabilizuje białko SUMO1. SUMO1. Poprzez te różne mechanizmy, SUMOylacja Akt reguluje globalną SUMOylację, w tym SUMOylację Akt i Ubc9, oraz specyficzność SUMOylacji substratu. specyficzność SUMOylacji, w tym SUMOylację STAT1 i CREB, na różne sposoby. sposoby. SUMOylacja Akt zwiększa również homolog fosfatazy i tensyny (PTEN) SUMOylację poprzez fosforylację Ubc9 i SUMO1 przez Akt, co służy jako endogenny mechanizm zatrzymujący pętlę dodatniego sprzężenia zwrotnego wynikającą z aktywacji Akt aktywacji. Co więcej, SUMOylacja Akt zwiększa ekspresję cykliny D1 i proliferację komórek, a te efekty proliferację komórek, a efekty te są również mediowane przez fosforylację Ubc9 na Thr35 i fosforylację SUMO1 na Thr76. Tutaj zidentyfikowaliśmy nowy mechanizm mechanizm regulacji SUMOylacji. Ze względu na ważną rolę, jaką Akt odgrywa w nowotworach, mechanizm ten może być również zaangażowany w regulowaną przez Akt regulowanej przez Akt. --- Rośliny ewoluowały, aby radzić sobie ze zmieniającymi się warunkami środowiskowymi. Jednym ze sposobów roślin jest potranslacyjna modyfikacja docelowych białek poprzez ubikwitynację i SUMOylację. białek poprzez ubikwitynację i SUMOylację. Te modyfikatory potranslacyjne (PM) mogą zmieniać stabilność, interakcje białko-białko i ogólny los białka. Oba te systemy mają niezwykłe podobieństwa pod względem procesu procesu prowadzącego do przyłączenia PM do jego substratu: konieczność podjęcia aktywacji, koniugacji i ostatecznie ligacji do celu. W systemie ubikwityny istnieje ogromna liczba enzymów ligazy ubikwityny (E3), które zapewniają specyficzność dla przyłączania ubikwityny. W systemie SUMO, tylko niewielka liczba ligaz ligaz SUMO E3 została do tej pory zidentyfikowana w pełni zsekwencjonowanych genomach roślin. genomach roślin. W Arabidopsis thaliana istnieją tylko dwa SUMO E3, w porównaniu do ponad 1400 ubikwitynowych E3, trend obserwowany również u gatunków uprawnych, takich jak Oryza sativa i Zea mays Ostatnie badania wskazują, że usuwanie SUMO z jego substratu substratu przez enzymatycznie aktywne proteazy SUMO jest istotną częścią tego systemu. systemu. Klasa proteaz SUMO zwanych proteazami podobnymi do ubikwityny (ULP) jest szeroko rozpowszechniona u wszystkich eukariontów; w obrębie roślin, zarówno królestwa jednoliścienne, jak i dwuliścienne mają konserwowane i rozbieżne ULP i proteazy podobne do ULP. Niniejszy artykuł analizuje role ULP w odpowiedzi na stres i podkreśla "dostrajanie" SUMO w równoważeniu wzrostu i stresu. --- SUMOylacja jest istotną modyfikacją potranslacyjną białek u eukariontów. Koniec C proteolitycznie aktywowanego małego modyfikatora podobnego do ubikwityny (SUMO) jest kowalencyjnie połączony z resztą lizyny białka docelowego za pomocą wiązania izopeptydowego. poprzez mechanizm, który obejmuje enzym aktywujący E1, enzym koniugujący enzym sprzęgający E2 i przeniesienie do miejsca docelowego, czasami z pomocą ligazy. Modyfikacja jest odwracana przez proteazę, również odpowiedzialną za dojrzewanie SUMO. dojrzewanie SUMO. Wiele białek zostało zidentyfikowanych jako cele SUMO, uczestniczących w regulacji progresji cyklu komórkowego, transkrypcji, translacji, ubikwitynacji i naprawy DNA. W tym badaniu donosimy, że ortologiczne geny odpowiadające szlakowi SUMOylacji są obecne w czynniku etiologicznym czynnik etiologiczny choroby Chagasa, Trypanosoma cruzi. Ponadto, system System SUMOylacji jest funkcjonalnie aktywny w tym pierwotniaku pasożytniczym, posiadając wymagania dotyczące dojrzewania i koniugacji SUMO. Analiza immunofluorescencji wykazała, że T. cruzi SUMO (TcSUMO) znajduje się głównie w jądrze. Aby zidentyfikować cele SUMOylacji i uzyskać wgląd w ich fizjologiczne role wygenerowaliśmy transfekcyjne linie epimastigot T. cruzi wyrażające podwójnie znakowane T. cruzi SUMO, a białka SUMOylowane zostały wzbogacone przez tandemową chromatografię powinowactwa chromatografii powinowactwa. Za pomocą dwuwymiarowej chromatografii cieczowej ze spektrometrią mas uzyskano łącznie 236 białek o różnych funkcjach biologicznych zidentyfikowano jako T. cruzi SUMO. Spośród nich metakaspaza-3 została biochemicznie biochemicznie potwierdzona jako substrat SUMOylacji w dobrej wierze. Badania proteomiczne w innych organizmach wykazały, że ortologi domniemanych białek SUMOylowanych T. cruzi są podobnie modyfikowane, co wskazuje na konserwatywne funkcje SUMOylacji białek w tym wczesnym rozbieżnym eukarioncie. --- Modyfikacja potranslacyjna jest głównym mechanizmem, za pomocą którego funkcja białka jest regulowana u eukariontów. Zamiast działania w jednym miejscu, wiele białek, takich jak histony, p53, polimeraza RNA II, tubulina, Cdc25C i kinazy tyrozynowe są modyfikowane w wielu miejscach przez modyfikacje takie jak fosforylacja, acetylacja, metylacja, ubikwitynacja, sumoilacja i cytrulinacja. Wielomiejscowa na białku stanowi złożony program regulacyjny, który przypomina dynamiczny "molekularny kod kreskowy" i przekazuje informacje molekularne do i ze szlaków sygnałowych. Program ten nadaje efekty poprzez mechanizmy "utraty funkcji" i "wzmocnienia funkcji". Wśród tych ostatnich, kowalencyjne specyficznie rekrutują różnorodny zestaw modułów, w tym domenę SH2 domenę 14-3-3, domenę WW, pole Polo, powtórzenie BRCT, bromodomenę, chromodomenę, domenę Tudor oraz motywy wiążące się z ubikwityną i innymi modyfikatorami białek. Takie są często modulowane przez modyfikacje zachodzące w sąsiednich i odległych miejscach. odległych miejscach. Modyfikacja wielomiejscowa koordynuje zatem sygnalizację międzycząsteczkową i wewnątrzcząsteczkową sygnalizację dla jakościowej i ilościowej kontroli funkcji białka funkcji in vivo. --- Informacje o autorze: (1)State Key Laboratory of Crop Biology, Shandong Agricultural University, Tai-An, Shandong, Chiny; MOA Key Laboratory of Horticultural Crop Biology and Germplasm Innovation, Shandong Agricultural University, Tai-An, Shandong, Chiny; College of Horticulture Science and Engineering, Shandong Agricultural University, Tai-An, Shandong, Chiny. (2) State Key Laboratory of Crop Biology, Shandong Agricultural University, Tai-An, Shandong, Chiny; MOA Key Laboratory of Horticultural Crop Biology and Germplasm Innovation, Shandong. Germplasm Innovation, Shandong Agricultural University, Tai-An, Shandong, Chiny; College of Horticulture Science and Engineering, Shandong Agricultural University, Tai-An, Shandong, Chiny. Adres elektroniczny: haoyujin@sdau.edu.com. (3)State Key Laboratory of Crop Biology, Shandong Agricultural University, Tai-An, Shandong, Chiny; MOA Key Laboratory of Horticultural Crop Biology and Germplasm Innovation, Shandong. Germplasm Innovation, Shandong Agricultural University, Tai-An, Shandong, Chiny; College of Horticulture Science and Engineering, Shandong Agricultural University, Tai-An, Shandong, Chiny. Adres elektroniczny: youchunxiang@126.com. --- TŁO: Białko SUMO (Small Ubiquitin-like MOdifier protein) jest kluczowym regulatorem funkcji jądrowych, ale niewiele wiadomo na temat roli tego białka. funkcji jądrowych, ale niewiele wiadomo na temat roli potranslacyjnej modyfikacji sumoilacji poza jądrem, szczególnie w ośrodkowym układzie nerwowym (OUN). METODOLOGIA / GŁÓWNE WYNIKI: Tutaj donosimy, że poziomy ekspresji substratów modyfikowanych przez SUMO substratów zmodyfikowanych przez SUMO, a także składników mechanizmu sumoilacji są czasowo i przestrzennie regulowane w rozwijającym się mózgu szczura. Co ciekawe, podczas gdy ogólna sumoilacja zmniejsza się podczas rozwoju mózgu mózgu, w synapsach lokalizuje się coraz więcej substratów SUMO. Wzrost ten jest skorelowany z różnicową redystrybucją mechanizmu sumoilacji do kolców dendrytycznych podczas dojrzewania neuronów. WNIOSKI/ZNACZENIE: Ogólnie rzecz biorąc, nasze dane wyraźnie pokazują, że proces sumoilacji proces sumoilacji jest regulowany rozwojowo w mózgu z wysokimi poziomami sumoilacji jądrowej na wczesnym etapie rozwoju, co sugeruje rolę tej modyfikacja potranslacyjna w okresie synaptogenezy i redystrybucja SUMO. redystrybucja systemu SUMO w kierunku kolców dendrytycznych w późniejszym okresie etapie rozwoju w celu modulowania funkcji białek synaptycznych. --- Metabotropowe receptory glutaminianowe grupy III (mGluR) ulegają potranslacyjnej modyfikacji przez SUMO w testach modyfikacji przez SUMO w testach in vitro, ale SUMOylacja pełnej długości mGluR w komórkach ssaków nie została opisana. Tutaj zbadaliśmy SUMOylację mGluR7 w komórkach HEK293 i pierwotnych neuronach korowych, próbując aby potwierdzić SUMOylację i zdefiniować fizjologiczny wpływ na funkcję mGluR7. Za pomocą testu ekspresji rekombinowanych bakterii potwierdziliśmy in vitro SUMOylację C-końcowej domeny mGluR7 zarówno przez SUMO-1, jak i SUMO-2 i pokazujemy, że pojedyncza reszta lizyny (K pojedyncza reszta lizyny (K889) w mGluR7 jest wymagana do SUMOylacji. Jednakże, stosując szereg podejść, nie byliśmy w stanie wykryć SUMOylacji pełnej długości mGluR7 ani w komórkach heterologicznych, ani w neuronach. Ponadto nie zaobserwowaliśmy różnic w stabilności receptora lub ekspresji powierzchniowej między typem dzikim a mutantem punktowym mGluR7 nie ulegającym SUMOylacji. W związku z tym nasze wyniki kwestionują, czy mGluR7, i przez implikację inne mGluR z grupy III, są fizjologicznie istotnymi neuronalnymi substratami SUMO. substratami SUMO. --- Potranslacyjna modyfikacja przez SUMO jest wysoce konserwatywnym szlakiem w eukariontów, który odgrywa bardzo ważną rolę regulacyjną w wielu procesach komórkowych. procesach komórkowych. Deregulacja szlaku SUMO przyczynia się do rozwoju i progresji wielu chorób, w tym nowotworów. rozwoju i progresji wielu chorób, w tym raka. Dlatego też identyfikacja dodatkowych substratów substratów SUMO i zbadanie, w jaki sposób ich funkcje komórkowe i biologiczne są regulowane przez sumoilację powinny dostarczyć nowych informacji. Nasze badania wykazały, że aktywność sumoilacji była znacząca w ekstraktach z jaj Xenopus, a wysoki poziom sumoilacji był związany z chromatyną plemników, gdy SUMO było inkubowane z ekstraktami z jaj Xenopus. Izolując substraty sprzężone z SUMO przy użyciu SUMO1 lub SUMO2 w warunkach denaturujących, zidentyfikowaliśmy 346 białek za pomocą analizy spektrometrii mas, które nie były obecne w kontroli pull-downs. Wśród nich 167 białek zidentyfikowano z ekstraktów z interfazowych jaj ekstraktów, 86 białek z ekstraktów z jaj w fazie mitotycznej i 93 białka z obu. Trzydzieści trzy białka zostały ściągnięte przez SUMO1, 85 białek przez SUMO2 i 228 białek przez oba. Zweryfikowaliśmy sumoilację pięciu kandydatów, CKB, ATXN10, BTF3, HABP4 i BZW1, poprzez współtransfekcję ich wraz z SUMO w komórkach HEK293T. komórkach HEK293T. Analiza ontologii genów wykazała, że substraty SUMO zidentyfikowane w tym badaniu w tym badaniu były zaangażowane w różne procesy biologiczne. Dodatkowo, substraty SUMO zidentyfikowane z różnych etapów cyklu komórkowego lub ściągnięte przez różne homologi SUMO zostały wzbogacone o różne składniki komórkowe i kategorie funkcjonalne. kategorii funkcjonalnych. Nasze wyniki kompleksowo profilują sumoilację zachodzącą w systemie ekstraktu z jaja Xenopus. --- Mały modyfikator podobny do ubikwityny (SUMO), odwracalny potranslacyjny modyfikator białka odgrywa ważną rolę w różnych mechanizmach komórkowych. Trzy enzymy, E1 (enzym aktywujący), E2 (enzym sprzęgający) i E3 (ligaza), są zaangażowane w modyfikację SUMO. Modyfikacja SUMO. System i proces SUMOylacji u wyższych eukariontów zostały dobrze zbadane. dobrze zbadane. Jednak u pierwotniaków, takich jak Trypanosoma brucei (T. brucei), pozostają one słabo poznane. W tym miejscu zidentyfikowaliśmy E1 (TbAos1/TbUba2) i enzymy E2 (TbUbc9) szlaku SUMOylacji w T. brucei poprzez analizę sekwencji i GST pull-down assay. Ponadto z powodzeniem zrekonstruowaliśmy system SUMOylacji in vitro za pomocą rekombinowanych enzymów. Korzystając z tego systemu, miejsce aktywne TbUba2 i TbUbc9 znajduje się odpowiednio przy Cys343 i Cys132, a homolog centryny (TbCentrin3) został zidentyfikowany jako cel SUMOylation w T. brucei. Podsumowując, nasze wyniki pokazują, że TbAos1/TbUba2 i TbUbc9 są w dobrej wierze enzymami E1 i E2 systemu SUMOylacji u T. brucei. --- Sumoilacja jest potranslacyjną modyfikacją niezbędną u większości eukariontów która reguluje stabilność, lokalizację, aktywność lub interakcję wielu białek. białek. Jest to proces odwracalny, w którym przeciwstawne ligazy i proteazy proteazy, odpowiednio, pośredniczą w koniugacji i dekoniugacji cząsteczek SUMO do/z białek docelowych. Oprócz przyłączania pojedynczych cząsteczek SUMO do celów, tworzenie łańcuchów poli-SUMO zachodzi poprzez przyłączenie dodatkowych cząsteczek cząsteczek SUMO do reszt lizyny w N-końcowych przedłużeniach SUMO. W Saccharomyces cerevisiae istnieją najwyraźniej tylko dwie proteazy specyficzne dla SUMO(Smt3) proteazy: Ulp1 i Ulp2. Wykazano, że Ulp2 jest ważna dla kontroli koniugatów koniugatów poli-SUMO w komórkach i do demontażu łańcuchów SUMO in vitro, ale mechanizm działania mechanizm, za pomocą którego działa, pozostaje do wyjaśnienia. Stosując podejście in vitro stwierdziliśmy, że Ulp2 działa raczej sekwencyjnie niż stochastycznie, przetwarzając związane z substratem łańcuchy poli-SUMO od ich dystalnych końców do dwóch połączonych cząsteczek SUMO. Co więcej, trzy połączone jednostki SUMO okazały się być minimalna długość łańcucha związanego z substratem wymagana do skutecznego wiązania i przetwarzania przez Ulp2. Nasze dane sugerują, że Ulp2 demontuje łańcuchy SUMO poprzez usuwanie jednej cząsteczki SUMO na raz z ich końców (mechanizm exo). Najwyraźniej, Ulp2 rozpoznaje powierzchnie na lub w pobliżu N-końca dystalnej cząsteczki SUMO, ponieważ przyłączenia do tego końca znacznie zmniejszają wydajność rozszczepiania. Nasze badania sugerują, że Ulp2 kontroluje dynamiczny zakres długości łańcucha SUMO poprzez przycinanie z dystalnych końców. --- MOTYWACJA: Potranslacyjna modyfikacja przez białka SUMO (Small Ubiquitin-like Modifier) (SUMO), proces określany jako SUMOylacja, jest zaangażowany w wiele podstawowych procesów komórkowych. procesach komórkowych. Białka SUMO są sprzężone z substratem białkowym, tworząc interfejs do rekrutacji kofaktorów posiadających SUMO-interacting motifs (SIMs). Mapowanie zarówno miejsc koniugacji SUMO, jak i motywów SIM jest jest wymagane do zbadania funkcjonalnych konsekwencji SUMOylacji. Aby zdefiniować najlepsze kandydatów do walidacji eksperymentalnej zaprojektowaliśmy JASSA, wspólny analizator miejsca SUMOylacji i SIM. WYNIKI: JASSA to predyktor, który wykorzystuje system punktacji oparty na macierzy częstotliwości pozycji Matryca częstotliwości pozycji uzyskana z wyrównania eksperymentalnych miejsc SUMOylacji lub SIM. W porównaniu z istniejącymi narzędziami internetowymi, JASSA wykazuje taką samą lub lepszą wydajność. Nowe funkcje zostały zaimplementowane w celu lepszej oceny predykcji, w tym przewidywania, w tym identyfikację trafień w bazie danych pasujących do zapytania sekwencji i reprezentację miejsc kandydujących w obrębie drugorzędowych elementów strukturalnych strukturalnych i/lub fałdu 3D białka będącego przedmiotem zainteresowania, pobieranych ze zdeponowanych plików PDB. DOSTĘPNOŚĆ I WDROŻENIE: JASSA jest swobodnie dostępna pod adresem http://www.jassa.fr/. Witryna jest zaimplementowana w PHP i MySQL, z obsługą wszystkich głównych przeglądarek. przeglądarkami. KONTAKT: guillaume.beauclair@inserm.fr INFORMACJE UZUPEŁNIAJĄCE: Dane uzupełniające są dostępne na stronie Bioinformatics online. --- Bicoid (Bcd) jest białkiem morfogenetycznym Drosophila i aktywatorem transkrypcji aktywatorem transkrypcji. Badania genetyczne sugerują rolę sumoilacji w funkcji Bcd, ale nie wiadomo, w jaki sposób na aktywność Bcd wpływa konkretnie jego własny status sumoilacji. status sumoilacji. Tutaj pokazujemy, że Bcd jest sumoilowany w komórkach Drosophila. My zidentyfikowaliśmy resztę lizyny Bcd jako główne miejsce sumoilacji. Używając mutanta Bcd wykazujemy, że sumoilacja Bcd jest hamująca jego zdolność do aktywacji transaktywacji. hamuje jego zdolność do aktywacji transkrypcji. Dostarczamy dowodów sugerujące, że ugrupowanie SUMO ma wewnętrzną aktywność hamującą dla funkcji aktywatora Bcd. funkcji aktywatora Bcd. --- Podczas infekcji patogeny bakteryjne ingerują w wiele różnych potranslacyjnych modyfikacji komórki gospodarza w celu promowania własnego przetrwania i replikacji. Poprzez stymulowanie lub przeciwdziałanie modyfikacjom potranslacyjnym gospodarza modyfikacje, patogeny te mogą kontrolować lokalnie i specyficznie los i i funkcję czynników gospodarza krytycznych dla procesu infekcji. Oprócz fosforylacji lub ubikwitylacji, dla których istnieje wiele przykładów modulacji przez patogeny. patogeny, posttranslacyjna modyfikacja zwana SUMOylacją została niedawno wykazano, że jest ona celem bakterii chorobotwórczych.
Czy SUMOylacja jest modyfikacją potranslacyjną u eukariontów?
Tak, SUMOylacja, czyli koniugacja białek docelowych z SUMO (małym modyfikatorem związanym z ubikwityną), jest rodzajem modyfikacji potranslacyjnej u eukariontów.