小分子泛素相关修饰物蛋白修饰对于发动蛋白相关蛋白1维持线粒体动力学平衡的影响

线粒体是细胞内能量代谢的中心,对于维持细胞稳态而言,其形态和功能的调控至关重要。小分子泛素相关修饰物蛋白(small ubiquitin-related modifier protein,SUMO)修饰和发动蛋白相关蛋白1(dynamin-related protein 1,DRP1)在细胞调控中扮演着重要角色,尤其与线粒体动力学密切相关。SUMO修饰是一种重要的蛋白质修饰形式,通过将靶蛋白与SUMO相连来调节这些蛋白质的功能。而DRP1是线粒体分裂蛋白,负责调节线粒体的形态和功能。近年来研究发现,SUMO修饰与DRP1之间存在复杂的相互作用网络,对于线粒体的分裂、融合、自噬等起着重要作用。在DRP1的可变结构域中,有8个赖氨酸残基可以在线粒体锚定蛋白连接酶(mitochondrial-anchored protein ligase,MAPL)的作用下完成SUMO修饰。并且不同亚型的SUMO蛋白对于DRP1功能的调节也不同。SUMO1修饰会使DRP1向线粒体富集,促进线粒体的分裂;SUMO2/3修饰会使DRP1向细胞质转移,减少线粒体的分裂。在实际的细胞程序中,不同亚型SUMO的修饰水平往往是由SUMO特异性蛋白酶(SUMO-specific proteases,SENPs)的类型决定。线粒体作为细胞中重要的能量供应细胞器,其动力学的异常往往会导致诸多疾病的发生,例如:心肌缺血再灌注性损伤、阿尔茨海默病、脑血栓、视网膜病变等。本文综述了SUMO修饰与DRP1之间相互作用对于线粒体动力学调控的研究进展,为进一步揭示细胞调控机制和发展相关疾病的治疗策略提供一定的参考。

核因子-κB信号通路中小泛素样修饰蛋白与2型糖尿病的关系

小泛素样修饰蛋白化是通过一系列小泛素样修饰蛋白(small ubiquitin-related modifier,SUMO)酶介导的生化级联反应将SUMO共价结合于靶蛋白的赖氨酸残基上,提高蛋白质稳定性,介导靶分子定位和功能调节的过程。经典通路κB抑制蛋白激酶(inhibitory proteinκB kinaseβ,IKKβ)/核因子κB(nuclear factorsκB,NF-κB)途径是炎性反应的关键信号转导通路。而NF-κB是公认的参与炎症和免疫反应的调节因子。研究发现,不仅NF-κB抑制蛋白(inhibitory protein,IκBa)的SUMO化修饰参与NF-kB信号通路的调节,而且SUMO酶可以直接介导NF-kB对靶基因的转录调控,某些蛋白也可能与SUMO化蛋白有相互作用。文中对SUMO修饰系统、SUMO循环及参与SUMO化循环的酶对NF-kB信号通路的转录调控及其与2型糖尿病相关性研究进行综述。

小泛素样修饰(SUMO)与肿瘤发生发展的机制研究进展

泛素样小分子修饰物(SUMO)是一种可逆的翻译后修饰。作为一种重要的分子调控机制,它在DNA损伤修复、机体免疫应答、癌变、调控细胞周期和细胞凋亡过程中发挥着关键作用。SUMO广泛参与肿瘤发生、癌细胞增殖和转移,但其导致恶性肿瘤发生的分子调控机制尚未完全明确。深入探究SUMO修饰在各类癌症发生中的分子机制,将为恶性肿瘤的诊断、治疗及预防提供新的分子靶点。该文对SUMO的修饰过程进行了简要概括,并对SUMO蛋白在多种癌症中的作用进行了综述。

小泛素样修饰蛋白4基因163A/G多态性与上海地区汉族人群2型糖尿病周围神经病变的相关性分析

目的探讨小泛素样修饰蛋白(SUMO)4基因163A/G多态性与上海地区汉族人群2型糖尿病周围神经病变(DPN)的相关性。方法上海地区197例汉族2型糖尿病患者,其中伴有DPN 108例(DPN组),无DPN 89例(非DPN组)。受试者均进行神经电生理检测,测定神经包括正中运动神经、正中感觉神经、尺运动神经、尺感觉神经、胫神经和腓肠神经。应用传导速度、潜伏期和振幅的Z分综合评估周围神经功能。Z分计算方法:以传导速度为例,传导速度Z分=(正中运动神经传导速度Z分+正中感觉神经传导速度Z分+尺运动神经传导速度Z分+尺感觉神经传导速度Z分+胫神经传导速度Z分+腓肠神经传导速度Z分)/6,其中各神经传导速度Z分=(实测值-正常对照组均数)/正常对照组标准差。应用PCR-限制性片段长度多态性方法检测SUMO4基因163A/G多态性。结果检出多态基因型AA、GA和GG,基因型频率分布符合HardyWeinberg遗传平衡定律。非DPN组AA、GA、GG基因型频率分别为42.7%、44.9%和12.4%,DPN组分别为39.8%、47.2%和13.0%;非DPN组和DPN组A等位基因频率分别为65.2%和63.4%,G等位基因频率分别为34.8%和36.6%,两组间基因型和等位基因频率的差异均无统计学意义(P值均>0.05)。不同基因型患者间各神经传导速度、潜伏期、振幅、传导速度Z分、潜伏期Z分、振幅Z分,以及周围神经功能异常率和DPN患病率的差异均无统计学意义(P值均>0.05)。Logistic回归分析结果显示,矫正年龄、性别、糖化血红蛋白和糖尿病病程后,DPN组与非DPN组SUMO4多态基因型和等位基因频率的差异均无统计学意义(P值均>0.05)。结论在上海地区汉族2型糖尿病患者中未发现SUMO4基因163A/G多态性与DPN有关。

蛋白质泛素化修饰及其在脓毒症中的研究进展

蛋白质在机体生命活动中扮演关键角色,其降解途径中,泛素-蛋白酶体途径(UPS)通过泛素化修饰调控蛋白降解,同时通过共价修饰底物蛋白参与细胞生理活动。去泛素化酶(DUBs)对蛋白质泛素化具有平衡作用,通过移除泛素化修饰来维持泛素化修饰的动态平衡,它们在脓毒症中发挥着关键作用,通过调控炎症因子的表达,影响机体的炎症反应。脓毒症是导致患者重症监护的主要疾病,涉及复杂炎症反应。蛋白质泛素化修饰参与脓毒症信号转导,影响核因子-κB(NF-κB)信号通路和NOD样受体蛋白3炎症小体(NLRP3)活化。这些调控机制影响细胞内炎症因子的释放,进而影响机体炎症反应的强度和时机。本文探讨了近年来与脓毒症相关关键蛋白的泛素化及去泛素化机制,以期为脓毒症的治疗提供新的靶点和策略。

小胶质细胞中小泛素样修饰蛋白特异性蛋白酶3参与小鼠光化学栓塞法缺血性脑卒中早期的疾病进展

目的探讨小泛素样修饰蛋白特异性蛋白酶3(SENP3)在光化学栓塞法缺血性脑卒中小鼠小胶质细胞中的表达变化,以及与光化学法栓塞缺血性脑卒中疾病进展的关系。方法实验小鼠分对照组、缺血性脑卒中1 d组和缺血性脑卒中7 d组(每组3只),应用Western blotting检测各组纹状体诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、精氨酸酶1(ARG-1)和SENP3的表达和c-Jun氨基末端激酶(JNK)磷酸化水平;应用免疫荧光双标法检测小鼠纹状体小胶质细胞中iNOS和ARG-1的表达。结果与对照组相比,缺血性脑卒中1 d组SENP3的表达与JNK的磷酸化水平均显著上升,同时M1型小胶质细胞的标志物iNOS的表达水平显著上升;缺血性脑卒中7 d组M2型小胶质细胞的标记物ARG-1的表达显著增高。纹状体小胶质细胞特异性抗体1(Iba1)与iNOS、Iba1与ARG-1的免疫荧光双标结果与免疫印迹结果一致。结论光化学栓塞法缺血性脑卒中早期,小胶质细胞SENP3表达增加,进而影响JNK磷酸化的水平和小胶质细胞的极化,促进大脑炎症反应,参与缺血性脑卒中的疾病进展。

单分子力谱研究组蛋白H2A泛素化修饰调控核小体的分子机制

组蛋白泛素化修饰在核小体结构的动态调控中发挥至关重要的作用。研究发现ubH2A大量富集在不活跃的近着丝粒区、失活的X染色体和沉默的发育基因区域。但是对于ubH2A建立起来后如何调控核小体仍然不清楚。利用磁镊及单分子荧光技术从分子水平上探讨ubH2A对核小体结构调控的分子机制。本研究揭示ubH2A本身可以显著增加核小体的稳定性。单分子磁镊研究发现没有泛素化修饰的核小体外圈DNA在5 pN力下打开。

小泛素蛋白样修饰蛋白1在大鼠低氧性肺动脉高压发病中的作用

目的探讨大鼠低氧性肺动脉高压(HPH)形成过程中小泛素蛋白样修饰蛋白1(SUMO-1)在肺内表达的动态变化规律及在HPH发病机制中的作用。方法40只Wistar大鼠随机分为常氧对照组、低氧3d组、低氧7d组、低氧14d组及低氧21d组,每组8只。常压间断低氧暴露复制HPH大鼠模型。检测各组大鼠的平均肺动脉压(mPAP)、右心室肥大指数(RVHI)、血管形态学指标[管壁面积/管总面积(WA%)];原位杂交、RT-PCR检测肺内SUMO-1 mRNA表达,免疫组化、Western blot检测其蛋白表达水平。结果低氧7d至21d,大鼠肺小动脉开始出现明显血管重塑并逐渐加重,低氧7d时WA%和mPAP显著高于对照组;低氧14d时WA%、mPAP较7d时进一步增加,RVHI显著高于对照组;低氧21d时WA%、RVHI较14d时进一步增加。SUMO-1 mRNA和蛋白在对照组肺小动脉壁呈弱阳性表达;低氧3d后显著增高;低氧14d达高峰;低氧21d后mRNA表达减弱但仍然高于对照组,蛋白表达继续保持高水平。SUMO-1 mRNA和蛋白表达与mPAP、WA%、RVHI均呈正相关(P均<0.01)。结论慢性低氧诱导肺内SUMO-1表达增加在HPH的发病过程中发挥一定的作用。

小泛素样修饰蛋白特异性蛋白酶SENPs与癌症

类泛素化修饰也称SUMO化修饰,是将小类泛素样修饰蛋白SUMO分子共价连接到靶蛋白上的蛋白质翻译后修饰过程。它参与转录调控、细胞周期调控、信号转导、细胞增殖和凋亡等诸多生命活动过程。在细胞内,也存在将SUMO从靶蛋白上切除下来的逆过程,即去SUMO化;该过程是由SUMO特异性蛋白酶一SENPs通过其异肽酶活性切断靶蛋白与SU-MO分子的异肽连接来完成。正常细胞内蛋白质的SUMO与去SUMO水平维持动态平衡;一旦这种平衡被打破,就能引起疾病甚至癌症的发生。目前已发现多种癌组织中SENPs的表达异常,文章主要就SENPs家族的表达异常对癌症发生发展的影响作一综述。

小泛素样修饰蛋白对周围神经损伤后再生作用的研究进展

周围神经损伤一般是指周围神经干或其分支受到外力作用而引起的损伤,多表现为所支配区域运动方面,感觉方面及营养方面的障碍。周围神经有一定再生能力,但其修复过程很缓慢,另外显微外科技术虽已经产生了极大的飞跃,但其治愈率仍不理想,周围神经损伤仍在严重影响着人们的日常生活[1,2]。

小泛素样修饰蛋白1假基因3通过蛋白激酶B信号通路影响非小细胞肺癌细胞系H1299增殖和凋亡

目的探讨长链非编码RNA(lncRNA)小泛素样修饰蛋白1假基因3(SUMO1P3)对非小细胞肺癌细胞增殖和凋亡的影响。方法用Real-time PCR方法测定非小细胞肺癌细胞系H1299中SUMO1P3表达变化。在H1299细胞中转染SUMO1P3小干扰RNA(siRNA),Real-time PCR方法测定下调效果,MTT法和5-乙炔基-2’-脱氧尿苷(Ed U)法检测细胞增殖,PI单染法测定细胞周期,膜联蛋白V-FITC(annexin V-FITC)/PI法检测细胞凋亡,TUNEL法检测细胞凋亡,Western blotting方法检测剪切的Caspase-3(c-Caspase-3)、细胞周期蛋白D1(cyclin D1)、P27、磷酸化磷脂酰肌醇-3激酶(p-PI3K)、磷酸化蛋白激酶B(p-Akt)蛋白表达。Akt信号激活剂处理转染SUMO1P3 siRNA后的H1299细胞,同样利用上述方法测定细胞增殖、凋亡和周期变化。样本数均为9。结果SUMO1P3在非小细胞肺癌细胞中表达上调。转染SUMO1P3 siRNA后的H1299细胞中SUMO1P3表达水平降低,细胞增殖能力下降,细胞G0/G1期比例升高,细胞凋亡率升高,细胞中c-Caspase-3和P27蛋白水平升高,cyclin D1、p-PI3K和p-Akt蛋白水平下降。Akt信号激活剂可以逆转SUMO1P3 siRNA对H1299细胞增殖抑制、周期阻滞和凋亡促进作用。结论下调SUMO1P3抑制非小细胞肺癌H1299细胞增殖并诱导细胞凋亡,作用机制与降低Akt信号通路激活水平有关。

小泛素样修饰物特异性蛋白酶3通过调节脂滴水平体外促进HepG2细胞丙型肝炎病毒复制

目的探究丙型肝炎病毒(HCV)感染细胞小泛素样修饰物特异性蛋白酶3(SENP3)对脂滴水平的调节及其对HCV复制的影响。方法以感染性HCV病毒颗粒感染人HepG2细胞,采用Western blot法检测感染前后SENP3蛋白表达水平。采用脂质体法转染SENP3-siRNA至HepG2细胞,在感染HCV后采用Western blot法检测HCV核心蛋白表达量,采用qRT-PCR法检测HCV RNA水平,采用油红O染色观察细胞脂滴水平。以软脂酸处理敲低SENP3后的HepG2细胞,采用qRT-PCR法检测感染HCV后HCV RNA水平。结果在HCV感染HepG2细胞后1 d、3 d和6 d,HCV核心蛋白相对表达量分别为0.01±0.00、0.17±0.02和0.43±0.04,SENP3蛋白相对表达量分别为0.23±0.04、0.42±0.03和0.46±0.04,差异显著(P<0.05);转染SENP3-siRNA可有效降低SENP3表达并降低HCV感染后细胞HCV核心蛋白表达水平;SENP3敲低细胞HCV RNA相对水平为54.2±11.4%,较转染非特异性siRNA细胞显著降低(P<0.01);敲低SENP3蛋白表达后细胞脂滴数量显著减少;敲低SENP3的HepG2细胞感染HCV后HCV RNA相对水平为58.2±5.2%,较转染非特异性siRNA细胞显著降低(P<0.01),而以软脂酸处理敲低SENP3的HepG2细胞,在感染HCV后HCV RNA相对水平为74.6±6.4%,较未经软脂酸处理细胞显著升高(P<0.01)。结论在HCV感染肝细胞时SENP3可通过调节脂滴代谢促进HCV复制。

小泛素样修饰物蛋白酶3调控小鼠肺泡Ⅱ型上皮细胞自噬

目的探讨小泛素样修饰物(small ubiquitin-like modifier,SUMO)特异性蛋白酶3(SUMO-specific protease 3,SENP3)对小鼠肺组织细胞自噬的调控作用及分子机制。方法应用免疫荧光技术检测SENP3在肺组织细胞中的定位;对SENP3基因野生型C57BL/6J小鼠(SENP3^+/+)和SENP3基因敲除杂合子小鼠(SENP3^+/-)进行饥饿处理,诱导细胞自噬;应用免疫印迹法评估细胞自噬水平;应用电子显微镜观察和免疫荧光技术分析发生自噬的细胞类型;应用免疫共沉淀方法检测自噬相关分子卷曲螺旋状Myosin样Bcl-2相互作用蛋白1(coiled-coil myosin-like Bcl-2-interacting protein 1,BECN1)的SUMO化修饰。结果 SENP3在肺泡Ⅱ型上皮细胞中高表达。小鼠经饥饿处理后,肺泡Ⅱ型上皮细胞出现自噬现象,且SENP3^+/-小鼠较SENP3^+/+小鼠更明显。同时,肺组织样品中BECN1的SUMO2/3化修饰被SENP3去除。结论 SENP3抑制饥饿应激时小鼠肺泡Ⅱ型上皮细胞的自噬,并可对细胞自噬程度进行精细调控。

小泛素样修饰物修饰与肿瘤相关研究进展

小泛素样修饰物(SUMO)能与目标蛋白产生共价连接,调节靶蛋白的活性,从而改变其在细胞内的功能。SUMO与肿瘤的发生、发展和转移密切相关。多种癌蛋白、肿瘤抑制子、DNA修复蛋白和周期蛋白都是SUMO的靶蛋白,SUMO系统中的某些酶在肿瘤中的表达也可能发生相应改变。现就与肿瘤相关的SUMO研究进展作一综述。

冠心病患者血清氧化修饰低密度脂蛋白抗体和可溶性细胞间黏附分子相关性研究

目的:探讨脂质氧化沉积和内皮损伤在动脉粥样硬化(AS)形成中的相互作用。方法:检测38例心绞痛患者、24例急性心肌梗死患者和20例正常人血清中氧化修饰低密度脂蛋白抗体(OX-LDL-Ab)滴度和可溶性细胞间黏附分子-1(sICAM-1)水平以及它们之间的相关性。结果:冠心病患者血清中OX-LDL-Ab滴度明显高于正常对照组,其中心肌梗死患者血清中最高。OX-LDL-Ab与sICAM-1呈正相关。结论:冠心病患者体内低密度脂蛋白(LDL)氧化修饰和内皮损伤增加,二者有相互促进作用。

泛素样蛋白ISG15抗冠状病毒感染作用的研究进展

干扰素刺激基因15(ISG15,interferon-stimulated gene 15)是一种泛素样蛋白,在调节机体天然免疫和抗病毒感染过程中发挥重要作用。ISG15在针对流感病毒、乙型肝炎病毒、HIV病毒、埃博拉病毒、SARS病毒、中东呼吸综合征冠状病毒、巨细胞病毒等病毒的抗病毒研究已有文献报道。除此以外,最新的研究表明ISG15分子会在新型冠状病毒的木瓜蛋白酶样蛋白酶的作用下失活,从而抑制其抗病毒功能。因此抑制新型冠状病毒木瓜蛋白酶样蛋白酶,除能直接阻断病毒的生命周期、抑制病毒在体内的复制以外,同时也会提升ISG15分子水平,继而间接提升机体免疫能力,降低感染风险。该文介绍ISG15抗新冠病毒的过程,重点介绍ISG15抗冠状病毒作用的特异性,此外,总结新冠病毒通过木瓜蛋白酶样蛋白酶阻断ISG15介导的天然免疫实现免疫逃避的机制,并罗列了潜在的木瓜蛋白酶样蛋白酶的抑制剂。本文从ISG15抗病毒天然免疫的分子机制角度,总结抗SARS-CoV-2药物的最新进展,并对相关药物的研发前景进行展望。

表达人泛素样修饰子基因细胞株的构建及其鉴定

目的:构建人泛素样修饰子(hUBL)基因的逆转录病毒载体并转染293T细胞,以探讨其生物学功能。方法:将hUBL克隆到原核表达质粒PET28a中,构建重组质粒PET28a-hUBL,转化BL21菌,以异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达。用其纯化蛋白免疫小鼠,获得多克隆抗体。重组蛋白用Western blot.鉴定。将hUBL基因克隆到逆转录病毒质粒中并转染293T细胞,用免疫组化染色法鉴定hUBL基因的表达。结果:hUBL在大肠杆菌中获得高效表达,并纯化了hUBL-PET28a的融合蛋白,以此为抗原制备了高效价的抗hUBL蛋白的小鼠多克隆抗体。免疫组化染色表明,hUBL重组逆转录质粒可在293T细胞中高效表达hUBL蛋白。结论:成功地构建了hUBL重组逆转录病毒载体,使得其在293T细胞中表达,获得稳定表达的细胞株。

FLASH结合早幼粒细胞白血病蛋白Ⅳ并增强p53的SUMO修饰

FLASH/CASP8AP2为基因组中一个独特的基因,参与多个细胞调控过程,包括细胞凋亡、组蛋白基因pre-mRNA的加工、转录调控以及细胞周期进程等。临床医学研究表明,FLASH是急性淋巴细胞白血病的一种预后标志物,还是多种癌细胞存活的关键因子。因此,对FLASH功能的深入研究有望为相关疾病治疗提供新的视角。我们先前鉴定FLASH为p53的结合因子,并发现其能够增强p53的转录活性。在此基础上,本文阐述了FLASH和p53相互作用的分子机制。研究结果表明,p53 K386突变显著降低其与FLASH(aa 51~200)和FLASH-SIM(aa 1534~1806)的结合强度。然而,GST沉降分析仅能检测到SUMO与FLASH-SIM而不是FLASH(aa 51~200)之间的相互作用。在细胞中过量表达FLASH增强了整体性SUMO1修饰以及p53的SUMO1修饰,这可能是FLASH增强p53转录活性的一种作用机制。由于PML NB为细胞内SUMO的亚细胞反应器,而PMLⅣ亚型能够特异性地增强p53的SUMO修饰,我们在此分析了FLASH与PMLⅣ之间的相互作用,并鉴定了二者相互作用的结构域基础:FLASH-N3A(aa 501~802)和FLASH-C2(aa 1807~1981)均能与PMLⅣ(aa 228~633)结合。进一步的研究显示,PMLⅣ能够增强FLASH调控的整体性SUMO修饰和p53的SUMO修饰,即二者在功能上存在协同性。FLASH与肿瘤抑制因子p53和PMLⅣ之间的相互作用,丰富了对其功能的认识,有望揭示FLASH在肿瘤发生过程中的作用机制,为癌症的诊断和治疗提供新的思路。

核糖体蛋白的类泛素化修饰及其功能的研究进展

核糖体蛋白(RP)是核糖体的组成成分,在核糖体生物合成及蛋白翻译过程中发挥重要调控作用。此外,RP在细胞中存在非核糖体功能,并可由多种形式的类泛素化修饰介导实现。RP的类泛素化修饰过程对相应RP的功能和亚细胞定位产生不同的影响,并表现出对多个生理病理过程的调控作用。本文主要对RP的SUMOylation、Neddylation和UFMylation等类泛素化系统进行介绍,并对RP的类泛素化修饰过程及其对细胞增殖、凋亡、自噬和蛋白质生命周期调控方面的影响进行总结,为相关疾病的药物治疗或干预措施带来新的启示。

SUMO和ZPDGFβR共修饰TGF-βⅠ型受体模拟肽的融合蛋白可溶性表达条件优化

目的 优化小分子泛素相关修饰物(Small ubiquitin-related modifier,SUMO)和血小板衍生生长因子β受体亲和肽(Platelet-derived growth factor β receptor-specific affibody,ZPDGFβR)共修饰的转化生长因子β(Transforming growth factor-beta,TGF-β)Ⅰ型受体模拟肽(RIPΔ),即SUMO-Z-RIPΔ的可溶性表达条件。方法 将含有重组质粒pET28a/SUMO-Z-RIPΔ的阳性大肠杆菌Rosetta用不同浓度异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(Isopropyl-β-D-thiopirran galactoside,IPTG)(终浓度为0.1、0.3、0.6、1 mmol/L),在不同温度和不同时间下(37℃诱导6 h,20℃诱导16 h,16℃诱导20 h)实行诱导,利用SDS-PAGE技术检测SUMO-Z-RIPΔ的可溶性表达情况。结果 当温度为16℃、诱导时间为20 h和IPTG浓度为0.1 mmol/L时,该重组SUMO-Z-RIPΔ的可溶性表达达到最大值,约占上清中总蛋白的16.87%。结论 获得SUMO-Z-RIPΔ高可溶性表达的最优条件,为往后目的蛋白的制备和纯化打下基础。