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。

泛素化修饰对干扰素基因刺激因子介导的固有免疫信号通路的调控

自20世纪70年代发现泛素可以调节蛋白降解过程后,科研人员针对泛素化修饰相关问题开展了一系列研究。目前已阐明泛素是一种多功能的分子标志物,它可以通过蛋白酶体依赖与非蛋白酶体依赖2种途径来调控各种细胞过程。多聚泛素链与靶蛋白之间不同的连接方式决定了靶蛋白特定的生理和病理功能。近年来研究发现,泛素化修饰在宿主抗胞内RNA或DNA病毒感染的过程中起到了至关重要的作用,而干扰素基因刺激因子(STING)是抗病毒感染中的关键分子。因此,本文主要总结了泛素化修饰对STING调控的研究进展,并讨论了在今后的研究中有待解决的一些关键问题。

肝细胞癌组织SUMO化修饰成员表达变化及其临床意义

目的探讨肝细胞癌(HCC)组织小类泛素化修饰因子(SUMO)化修饰成员表达变化及其临床意义。方法选择100例份HCC组织石蜡标本或组织芯片标本及60例份癌旁大致正常肝组织石蜡标本,采用免疫组化Envision二步法检测SUMO化修饰成员阳性表达,包括SUMO家族蛋白(SUMO1、SUMO2/3)、SUMO化关键酶(SAE1、SAE2、UBC9、RanBp2)、PIAS家族(PIAS1、PIAS2、PIAS3、PIAS4)、SENP家族(SENP1、SENP2、SENP3、SENP5、SENP6、SENP7)。比较HCC组织与癌旁正常肝组织SUMO化修饰成员阳性表达,并分析SUMO化修饰各成员阳性表达与患者临床病理特征的关系。结果HCC组织SUMO1阳性表达率高于癌旁正常肝组织,SENP1、SENP2、SENP3、PIAS2、PIAS4、SAE2阳性表达率低于癌旁正常肝组织(P均<0.05);HCC组织与癌旁正常肝组织SUMO2/3、SENP5、SENP6、SENP7、PIAS1、PIAS3、SAE1、RanBp2、UBC9阳性表达率比较差异均无统计学意义(P均>0.05)。HCC患者Edmondson分级Ⅲ、Ⅳ级SUMO1、UBC9、SENP6和SENP7阳性表达率均高于Edmondson分级Ⅰ、Ⅱ级(P均<0.05),其余SUMO家族蛋白、SUMO化关键酶、PIAS家族SENP家族成员阳性表达与其余临床病理特征均无相关性(P均>0.05)。结论HCC组织SUMO化修饰成员SUMO1表达上调,SENP1、SENP2、SENP3、PIAS2、PIAS4、SAE2表达下调,其表达变化可能在肝细胞癌变过程中具有重要作用;SUMO化修饰成员SUMO1、SENP6、SENP7、UBC9阳性表达与Edmondson分级有关,其表达变化可能在HCC演进过程中扮演重要角色。

基于LightGBM的蛋白质类泛素化修饰位点预测

蛋白质类泛素化修饰位点的准确识别对基础研究和药物开发都具有重要意义。该文提出了一种基于蛋白质序列特征的类泛素化修饰位点预测模型。该模型结合氨基酸的物理化学属性统计特征和氨基酸序列二元语法模式特征,训练一种轻量型梯度提升机(Light gradient boosting machine,LightGBM)分类器预测某个蛋白质序列的类泛素化修饰位点。该文对比了不同特征的鉴别性,以及不同分类模型的预测性能。在基准数据集上的试验结果证明了该文所提方法的有效性,相比于现有方法在性能上取得了明显的提升,马修斯相关系数为91.64%。

类泛素化修饰Neddylation在心血管疾病中的研究进展

迄今为止,心血管疾病被认为是威胁全世界人类健康的最常见疾病之一,不仅病死率高,而且对患者的生活质量和生存有很大影响。心血管疾病的发生和发展涉及许多环境和行为因素,而且有研究[1-2]证实许多表观遗传变异参与心血管疾病的病理生理过程。翻译后修饰是细胞内蛋白活性及表达的重要调控机制之一,是一种普遍存在于特定氨基酸残基上的化学修饰。

HIF-1α的泛素化和SUMO化修饰

低氧诱导因子-1(hypoxia-inducible factor-1,HIF-1)是异二聚体的转录因子,由氧敏感的α亚基和在细胞内稳定表达的β亚基组成,在细胞低氧应答反应中起核心作用,能调节100多种涉及低氧应激下细胞适应和存活的靶基因.泛素是一种由76个氨基酸残基组成的保守性多肽,广泛存在真核生物中.SUMO是泛素样蛋白家族成员,分子量约为12 kD的小蛋白,从拟南芥到人类普遍存在.泛素和SUMO可共价结合许多靶底物蛋白,对其进行翻译后修饰,该过程分别称为泛素化与SUMO化.近来研究显示,HIF-1α的翻译后修饰如泛素化、SUMO化可调节其的稳定性,从而改变HIF-1α的转录激活活性.本文主要就HIF-1α泛素化及SUMO化修饰等问题作一综述.

E3泛素连接酶接头蛋白SPOP介导的底物非降解型泛素化修饰

蛋白质的翻译后修饰是保证其能正常行使功能的前提,泛素化修饰是维持细胞正常蛋白质水平和活性的重要翻译后修饰类型。近年来,大量研究发现,E3泛素连接酶斑点型锌指结构蛋白(speckle-type POZ protein,SPOP)在诸多肿瘤与遗传疾病中存在突变,这些突变主要集中在识别底物的MATH结构域影响了与底物之间的结合,进而影响底物的蛋白质水平、定位及活性,并扰乱正常生理功能从而诱发疾病。野生型SPOP能正常结合底物,这些底物绝大多数由SPOP泛素化后进入蛋白酶体途径降解,而也有个别重要底物泛素化后仅是影响其功能改变而并非蛋白质水平的变化。鉴于SPOP在细胞内的重要功能,本文将对SPOP的底物泛素化修饰类型及功能进行详细介绍。包括:泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system,UPS),SPOP的结构、功能和作用途径以及SPOP的非降解型泛素化修饰。重点围绕SPOP的3个非降解底物:髓样分化因子88(myeloid differentiation primary response protein 88,MyD88)介导的NF-κB信号通路、组蛋白macroH2A1(macroH2A.1 histone,macroH2A1)的X染色体沉默信号通路,以及成蛋白INF2(inverted formin 2)介导的线粒体分裂融合等信号通路,将其抑制肿瘤发生发展的分子机制进行总结,以期为肿瘤精准靶向治疗提供新思路。

HEK 293T细胞中TRAF6多聚泛素化修饰KLF5的方式及其修饰位点的鉴定

目的:研究人胚肾293T(HEK 293T,简称293T)细胞中外源性肿瘤坏死因子受体相关因子(tumor necrosis factor receptor⁃associated factor 6,TRAF6)与Krüppel样因子5(Krüppel⁃like factor 5,KLF5)的结合及TRAF6多聚泛素化修饰KLF5的方式和修饰的位点。方法:将构建的Flag⁃TRAF6、HA⁃KLF5、泛素过表达质粒、shTRAF6小干扰质粒和TRAF6 C70A位点突变质粒行不同组合转染293T细胞48 h。用免疫沉淀(immunoprecipitation,IP)和免疫印迹(immunoblotting,IB)实验检查TRAF6与KLF5的结合以及KLF5 K63或K48多聚泛素化水平。此外,构建KLF5全部赖氨酸突变的质粒,分别与TRAF6质粒共转染293T细胞。用前述IP/IB检测KLF5 K63连接的多聚泛素化修饰,并确定KLF5 K63泛素化修饰的位点。结果:293T细胞中TRAF6能与KLF5结合;TRAF6过表达和基因沉默或TRA6酶活性缺失能相应上调或下调KLF5 K63的多聚泛素化;KLF5被TRAF6 K63多聚泛素化修饰的位点是其第99位和第100位的赖氨酸。结论:TRAF6能与KLF5相互作用,并对KLF5⁃K99和K100进行K63多聚泛素化修饰。

SUMO及SUMO化修饰蛋白在恶性胶质瘤发生中的作用

目的:观察小泛素化相关修饰蛋白质类(SUMO)及SUMO化修饰蛋白在恶性胶质瘤组织中的表达,阐明SUMO化与恶性胶质瘤发生的关系。方法:人脑正常组织和恶性胶质瘤组织样品分别作为正常对照组和恶性胶质瘤组,采用蛋白免疫印迹法检测SUMO1、SUMO2、SUMO活化酶(Aos1和Uba2)、SUMO结合酶(UBC9)和SUMO连接酶(PIAS1、PIAS2、PIAS3和Pc2)蛋白的表达水平。结果:与正常对照组比较,恶性胶质瘤组织中SUMO1、SUMO2、Aos1、UBC9和PIAS3蛋白表达水平明显升高(P<0.01),Uba2、PIAS1和PIAS2蛋白表达水平明显降低(P<0.01)。结论:SUMO及SUMO化修饰蛋白可能对恶性胶质瘤的发生起重要的促进作用。

NEDD化修饰系统及其在肿瘤发展中的作用

目前已经鉴定出17种类泛素蛋白(ubiquitin-like proteins,UBLs),这些蛋白与底物的结合方式与泛素相似.根据进化特征,可将UBLs分为9类,分别为:NEDD8、SUMO、ISG15、FUB1、FAT10、Atg8、Atg12、Urm1和UFM1.NEDD8是目前研究最多的UBLs之一,与泛素的氨基酸序列具有高度相似性.NEDD化修饰是一种动态的可逆蛋白质翻译后修饰方式,可以将NEDD8共价结合到靶蛋白之上,也可以将NEDD8从靶蛋白上去除.NEDD化修饰对蛋白功能具有重要的调节作用,如改变蛋白质的空间构象、阻碍底物与其它蛋白质的相互作用和招募与NEDD8相互作用的蛋白等.最新研究表明,NEDD化与肿瘤的发生发展密切相关,但具体的机制还不清楚.本文将就NEDD化修饰在肿瘤发展过程中的作用机制做一综述.

SUMO化修饰在核受体功能调控中的作用

小泛素相关修饰蛋白(small ubiquitin related modifier,SUMO)修饰作用是蛋白质翻译后修饰的重要方式。SUMO化修饰与泛素化作用极为相似,并且在某些靶蛋白上可以与泛素竞争结合位点,从而起到稳定靶蛋白的作用,并参与调节靶蛋白的细胞定位、膜离子通道功能、DNA损伤修复以及转录活性等。核受体是一类在生物体内广泛分布的、配体依赖的转录因子超家族,参与机体生长发育、细胞分化,以及体内许多生理、病理过程中的基因表达调控。最近研究发现,核受体的SU-MO修饰可通过影响核受体的稳定性、转录活性、亚细胞定位等多重途径影响核受体的功能,并影响机体炎症反应及相关疾病的发生发展。本文对核受体的SUMO修饰在核受体功能调控中的作用,以及与机体相关疾病之间的关系做一简要综述。

蛋白质SUMO化修饰的蛋白质组学研究述评

小分子泛素相关修饰物(small ubiquitin-related modifier,SUMO)化修饰在真核细胞中广泛存在,参与了多种信号转导和代谢途径。规模化鉴定SUMO化修饰蛋白质有助于从整体角度揭示SUMO化修饰的功能和作用机制。目前,有关SUMO化修饰位点的鉴定难度较大,如何规模化研究蛋白质的SUMO化修饰尚未有定论。基于此,该文系统分析了哺乳动物细胞中开展SUMO化修饰蛋白质组学的研究工作,并在总结其研究方法和成果的基础上,对SUMO的突变模式和富集方式进行详细分析,进而归纳出针对细胞和组织样品进行SUMO化修饰位点系统化鉴定的理想方法。

蛋白质UFM化修饰

泛素折叠修饰因子1(ubiquitin-fold modifier 1,UFM1)是类泛素蛋白(ubiquitin-like modifier,UBL)家族的一员,存在于几乎所有的真核细胞中。UFM1对底物的修饰过程与泛素相似,即依次通过UBA5、UFC1和UFL1催化,共价接合在底物的赖氨酸残基上。而UFSP则负责切割UFM1的C端使之成熟,以及去除底物的UFM1修饰。UFM化修饰参与了内质网应激介导的细胞凋亡过程,对其具体作用机制的阐明需要鉴定到UFM1的修饰底物,但目前已经鉴定到UFM1的底物很少。大量研究尚聚焦于UFM修饰酶上。通过对UFM修饰酶和少量修饰底物的研究发现,UFM化修饰参与非酒精性肝病、细胞生成障碍性贫血、髋关节发育不良和神经系统疾病等的发生,以及乳腺癌细胞的增殖与转移和寄生虫的生长发育。本文将对UFM化修饰相关酶和修饰底物进行综述,总结UFM化修饰的生物学功能和在疾病发生发展中的作用。

核因子κB及其SUMO化调控与糖尿病肺改变

核因子κB(NF-κB)是一种广泛存在于机体各种细胞中的核转录因子,受到外界刺激时可被激活进入细胞核参与炎性反应。小泛素相关修饰物(SUMO)广泛存在于真核细胞中,包括SUMO1、SUMO2、SUMO3和SUMO4 4个成员。SUMO可以与靶蛋白(如IκB)结合,对其进行SUMO化修饰,间接调控NF-κB转录。近年来研究发现,NF-κB在糖尿病及其并发症的发生、发展中起着重要作用。现就NF-κB的结构,信号通路及其调控以及与糖尿病肺脏改变的关系进行综述。

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。

低氧诱导因子-1类泛素化修饰在血液系统肿瘤中的潜在作用

低氧诱导因子-1（HIF-1）在人体内广泛存在，是氧稳态和缺氧反应调节的一种转录因子，它与血管生成、细胞存活、肿瘤侵袭和耐药形成等多种生理、病理生物学过程相关。HIF-1在肿瘤中的作用现已被广泛研究。而类泛素（Small Ubiquitin—related Modifier）作为翻译后修饰的重要调控因子，是近年基因表达研究的热点之一。

SUMO化在肿瘤发生中的作用及机制

蛋白质翻译后修饰是细胞蛋白质发挥生物学功能的重要调节机制之一,常见的修饰类型有磷酸化、甲基化、泛素化、乙酰化及SUMO化。SUMO化是指SUMO蛋白分子通过成熟、激活、结合和靶蛋白共价连接,并使靶蛋白具有特殊功能的过程,是一种重要的翻译后修饰,参与调节几乎所有的细胞功能与病理过程。SUMO化修饰通过调节肿瘤细胞增殖、迁移、衰老,以及炎症及血管生成信号影响肿瘤发生、发展及转归。异常的SUMO化修饰能够导致人类包括癌症在内的许多疾病的发生,因此SUMO化修饰的研究对癌症的预防和治疗都具有重要的意义。

SUMO-1在实验性大鼠肝纤维化形成过程中的作用

目的:探讨小泛素相关修饰物(SUMO-1)在肝纤维化形成中的作用机制.方法:将90只♂SD大鼠分为2组:模型组(n=50)和对照组(n=40),对模型组给予40% CCl4 3μL/g皮下注射,分别于造模后2、4、6、8、10、12wk取肝组织,同时给予对照组等量的生理盐水皮下注射,且分别在与模型组相同的时间处死动物.采用病理检查观察肝纤维化形成的变化,RT-PCR检测SUMO-1 mRNA的表达,Western blot检测SUMO-1蛋白的表达,将各周检测的数据进行分析,相互比较,并将各周数据分别与对照组进行比较分析.结果:随着肝纤维化至肝硬化的形成,SUMO-1mRNA在2、4、6、8、10、12wk的表达逐渐增强(0.725±0.017、0.786±0.018、0.803±0.023、0.831±0.020、0.863±0.016、0.892±0.008,P<0.01).Western blot显示SUMO-1的蛋白表达在2、4、6、8、10、12wk也是同时逐渐增强(0.810±0.059、0.873±0.049、0.923±0.055、0.959±0.032、0.988±0.011、0.998±0.004,P<0.01).结论:SUMO-1基因及蛋白表达在肝纤维化形成过程中逐渐增强,说明其在肝纤维化形成过程中具有重要的意义.

类泛素化修饰抑制剂对人胃癌细胞增殖和迁移的影响

目的观察NEDD8活化酶(NAE)抑制剂MLN4924对人胃癌细胞增殖和迁移的影响。方法使用不同浓度MLN4924处理人胃癌细胞株NCI-N87和SGC-7901细胞72 h,细胞计数试剂盒(CCK-8)法检测抑制率。选取20%抑制浓度(IC20)浓度处理NCI-N87和SGC-7901细胞,CCK-8法和克隆形成实验检测细胞增殖能力的变化,细胞划痕实验检测细胞迁移能力的变化。结果当MLN4924浓度分别达到0.528 μmol/L和0.375 μmol/L时,胃癌细胞NCI87和SGC-7901的增殖被抑制20%。CCK-8法检测结果显示,MLN4924能明显抑制胃癌细胞的增殖,且抑制作用具有剂量和时间依赖性。克隆形成实验结果表明NCI-87细胞经MLN4924作用后,克隆数低于对照组[(71.00±10.19)个比(215.33±9.56)个,P<0.01]。SGC-7901细胞经MLN4924作用后,克隆数低于对照组[(23.66±18.66)个比(132.33±34.12)个,P<0.01]。划痕实验结果显示,NCI-87细胞划痕培养48 h后,对照组细胞面积愈合率为(51.05±6.35)%,MLN4924作用后面积愈合率为(5.30±0.78)%。SGC-7901细胞划痕培养48 h后,对照组细胞面积愈合率为(23.05±2.01)%,MLN4924作用后面积愈合率为(3.12±0.52)%。结论类泛素化修饰抑制剂MLN4924可抑制人胃癌细胞的增殖和迁移。

DAXX翻译后修饰的研究进展

Fas死亡结构域相关蛋白(Fas death domain-associated protein)DAXX是一种高度保守的核蛋白,广泛分布于核质、核仁、胞浆、异染色质和早幼粒细胞白血病蛋白核体(PML-NBs)等亚细胞区域,在细胞凋亡和转录调控中发挥重要作用。DAXX功能的调控涉及一系列的翻译后修饰,包括泛素化修饰、类泛素样蛋白修饰、磷酸化修饰,通过修饰,可引起DAXX在各亚细胞区域间的转位,也可引起DAXX参与的生理功能的改变。本文对DAXX此方面的研究进展做一综述。