人泛素类相关修饰蛋白质SUMO-3 C47S的溶液结构测定及其与SUMO化路径中的缀合酶Ubc9的相互作用研究

摘要

本文对人泛素类相关修饰蛋白质SUMO-3 C47S的溶液结构测定及其与SUMO化路径中的缀合酶Ubc9的相互作用进行了研究。文章分为以下两个部分： 第一章对泛素类相关修饰蛋白质SUMO的发现、SUMO化修饰的生化反应过程及生物学功能进行全面的综述。SUMO基因最早是牙殖酵母(S.C)被发现的。随后的研究表明，SUMO是一类100个氨基酸左右、广泛存在的、在所有真核生物中高度保守的蛋白质家族。蛋白质翻译后被SUMO修饰这一过程，称之为SUMO化，是一种重要的细胞内调控机制。SUMO是通过可逆共价修饰蛋白质底物而发挥它的生物学功能。细胞内蛋白质的SUMO化是涉及多个酶的多步调控的级联反应，同泛素化的过程相似，SUMO化修饰需要活化酶E1、缀合酶E2，在多数情况下还需要连接酶E3，再加上SUMO和底物，共涉及五种蛋白质，通过顺序的酶促反应，最后SUMO羧基末端的Gly经异肽键共价连接到底物蛋白的Lys侧链ε-NH2上，这个Lys通常位于底物蛋白保守的ψKXE基序上(其中ψ是疏水残基，X是任意残基)，在SUMO化的过程中，这些蛋白之间发生着非共价和共价的瞬时相互作用。同泛素化主要介导蛋白质进入蛋白质酶体降解不同，SUMO化在细胞内有着多方面重要的生理功能：核内外物质的运输、蛋白质定位、转录活性调控、拮抗泛素化、细胞周期行进、维持基因组的完整性等。目前的研究表明人的SUMO家族各个成员在细胞内的定位和功能既有交叠又有不同。 在第二章中，首先通过NMR方法测定了人SUMO-3带有单点突变的截断蛋白SUMO-3C47S的溶液结构，并利用从NMR得到的化学位移干扰信息和分子对接方法研究了它与缀合酶Ubc9蛋白的相互作用。编码SUMO-3C47S的基因在大肠杆菌中克隆和表达，利用Ni离子亲和层析和分子筛进行两步纯化。通过异核三维核磁共振的方法，SUMO-3C47S的溶液结构得到了测定。解析出的SUMO-3C47S溶液结构同SUMO家族其他蛋白质相似，都具有ubiquitin特有的结构折叠模式β-β-α-β-β-α-β，C端的保守活性位点-GG序列从核心结构伸出以便与酶和底物共价结合；而它表面静电势的分布特征截然不同于ubiquitin，并且SUMO家族具有ubiquitin所没有的一个富电荷的柔性N端延伸区域，这些暗示着SUMO与泛素是与各自的酶和底物特异性相互作用。

目录

摘要

第一章综述：SUMO化修饰及其生物学功能

第二章:人SUMO-3 C47S的溶液结构测定及其与SUMO化路径中缀合酶Ubc9的相互作用研究

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