泛素连接酶Smurf2类泛素化Neddylation修饰的功能及机制

摘要

泛素化和类泛素化修饰是一种蛋白翻译后修饰，在生命进程中起到非常重要的调控作用，Nedd8是一种类泛素蛋白，在氨基酸序列和三维结构上与泛素都非常相似，最早发现 Nedd8在小鼠胚胎的脑发育前期呈现高表达，并随着发育进程逐步降低。目前研究发现 Nedd8多与肿瘤的恶性程度、预后等呈正相关。在细胞内泛素广泛分布，而 Nedd8主要在细胞核内富集，Nedd8能够对泛素化修饰起到双向调节作用，当Nedd8使Cullin类E3酶发生Neddylation修饰时，会改变其酶的构型，使E3更容易和泛素结合酶（E2）相结合，促进E3的泛素化修饰酶活性，但是当Neddylation与泛素化修饰竞争同一修饰位点时，又可以起到抑制底物泛素化修的作用。
　　RBXs是泛素连接酶 Cullin-RING类复合体的一个组分，是目前研究最多的Neddylation修饰连接酶，随着进一步研究发现，泛素连接酶MDM2、Smurf1、ITCH和NEDL2也能起到Neddylation修饰连接酶的作用，Smurf1与同源蛋白Smurf2非常相似，两者都属于泛素连接酶 HECT类 Nedd4-like亚族，Smurf2在结构上比Smurf1多一个WW结构域，两者在细胞内既有功能上的冗余，又有底物的特异性，在肿瘤的发生发展中 Smurf1往往起到促癌的作用，而 Smurf2在肿瘤发生的前期是起到抑制肿瘤的作用，但是在肿瘤的发展后期却能够促进肿瘤。
　　Smurf1的Neddylation修饰提示我们Smurf2同样可能作为一个Neddylation修饰的E3。这种翻译后修饰对Smurf2有何影响并没有报道。在高表达Nedd8的结直肠癌细胞系HCT116细胞中我们检测到Smurf2可以发生Neddylation修饰，并通过药物MLN4924和去Neddylation修饰酶对Neddylation修饰抑制的作用进一步确认了Smurf2被Neddylation修饰的可靠性。在研究中我们发现Smurf2和Smurf1虽然都能够发生Neddylation修饰，但是Smurf1和Smurf2并不相同，鉴于Smurf2作为Neddylation修饰连接酶的猜想，我们并没有在Smurf2 HECT结构域内发现一个与Smurf1类似的Neddylation修饰酶活中心。由于Nedd4家族普遍存在C2结构域和HECT结构域相互作用，我们在外源实验中发现Smurf1和Smurf2存在直接相互作用，并发现Smurf1能够促进Smurf2发生Neddylation修饰。进一步研究发现Neddylation可以使Smurf2泛素化修饰增强，并通过蛋白酶体途径使Smurf2蛋白水平下调。在此我们发现了泛素连接酶 Smurf2一种新的翻译后修饰——Neddylation修饰，通过这种修饰能够调节Smurf2自身的泛素化修饰和酶活性。但是这种修饰和 Smurf1的 Neddylation并不相同，这提示我们同源蛋白在修饰层面存在的差异性，并且可以通过其他方式相互影响修饰过程。在设计靶向泛素连接Smurf1或Smurf2的药物时，我们应该充分考虑其同源蛋白的异同，评估药物对靶分子以外蛋白的影响。

目录

声明

英文缩略词表

1前言

2材料和方法

2.1 常用抗体和载体

2.2 常用试剂

2.3 实验技术

3实验结果

3.1 Smurf2能够发生Neddylation修饰

3.2 鉴定Smurf2 Neddylation修饰的酶活中心

3.3 Smurf2发生Neddylation修饰的结构域

3.4 Neddylation修饰促进Smurf2自身的泛素化修饰

3.5 Neddylation修饰对Smurf2下游底物的影响

3.6 Smurf1可以促进Smurf2发生Neddylation修饰

3.7 Smurf2在Smurf1 C426A Knock-In小鼠组织中表达上调

4讨论

5结论

参考文献

附录

致谢

综述:泛素连接酶Smurf2在功能以及修饰方面的研究进展