Proteína SUMO

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
(Redirixido desde "SUMOilación")
Saltar ata a navegación Saltar á procura

As proteínas modificadoras similares á ubiquitina pequenas ou proteínas SUMO (do inglés Small Ubiquitin-like Modifier) son unha familia de pequenas proteínas que actúan uníndose covalentemente ou separándose doutras proteínas da célula para modificaren a súa función. A unión destas proteínas a outras denomínase SUMOilación (ou sumoilación), a cal é unha modificación postraducional implicada en varios procesos celulares, como o transporte entre o núcleo e o citosol da célula, a regulación transcricional, apoptose, estabilidade das proteínas, resposta ao estrés, e progresión a través de distintas fases do ciclo celular.[1]

As proteínas SUMO son similares á ubiquitina, e a sumoilación é dirixida por unha fervenza encimática análoga á que está implicada na ubiquitinación. A diferenza da ubiquitina, as SUMO non se usan para marcar ou etiquetar proteínas para a súa degradación proteolítica posterior. As SUMO maduras orixínanse cando lles son separados os catro últimos aminoácidos do extremo C-terminal para permitir así que se poida formar un enlace isopeptídico entre un residuo de glicina C-terminal do SUMO e unha lisina aceptora da proteína diana.

Con frecuencia aos membros da familia das SUMO se lles dan distintos nomes; por exemplo, o homólogo das SUMO nos lévedos denomínase SMT3 (supresor de mif dous 3). Hai varios pseudoxenes deste xene.

Estrutura esquemática da proteína SUMO1 humana feita con iMol e baseada en PDB 1A5R, unha estrutura de resonancia magnética nuclear (NMR); o esqueleto da proteína represéntase como unha fita, salientando a estrutura secundaria; o extremo N-terminal está en azul, e o C-terminal en vermello.
A mesma estrutura representada con átomos (as esferas) para mostrar a forma da proteína, que é a SUMO1 humana, de PDB 1A5R.

Función[editar | editar a fonte]

A modificación con SUMO de proteínas celulares ten moitas funcións. Entre as máis frecuentes e mellor estudadas están a estabilidade das proteínas, o transporte entre o núcleo e o citosol e a regulación da transcrición. Normalmente, só unha pequena fracción dunha determinada proteína sofre sumoilación e esta modificación é rapidamente revertida pola acción de encimas des-sumoilizantes. A sumoilación de proteínas diana causa diferentes resultados, como a alteración da localización da proteína ou unirse a unha molécula diferente da habitual. A modificación SUMO-1 da proteína RanGAP1 (o primeiro substrato das SUMO que se identificou) fai que esta se transporte desde o citosol ao complexo dos poros nucleares.[2][3] A modificación por SUMO de hNinein causa que esta se desprace desde o centrosoma ao núcleo.[4] En moitos casos, a modificación por SUMO de reguladores transcricionais está correlacionada cunha inhibición da transcrición.[5][6]

Hai catro isoformas de SUMO confirmadas en humanos, que son: SUMO-1, SUMO-2, SUMO-3 e SUMO4. As SUMO-2/3 mostran un alto grao de semellanza e son distintas de SUMO-1. SUMO-4 é similar ás SUMO-2/3 pero difire en que ten unha prolina en vez de glutamina na posición 90. Como resultado, SUMO-2/3 non son procesadas e conxugadas en condicións normais, pero utilízanse para modificar proteínas en condicións de estrés como pode ser a fame.[7] Durante a mitose, SUMO-2/3 localízanse nos centrómeros e cromosomas condensados, mentres que SUMO-1 localízase no fuso mitótico e na zona media do fuso, o que indica que os parálogos de SUMO regulan diferentes procesos mitóticos nas células de mamíferos.[8] Un dos principais produtos da conxugación con SUMO asociados cos cromosomas mitóticos orixínase pola conxugación con SUMO-2/3 da topoisomerase II, que é modificada exclusivamente por SUMO-2/3 durante a mitose.[9] As modificacións SUMO-2/3 parecen estar implicadas especificamente na resposta ao estrés.[10] SUMO-1 e SUMO-2/3 poden formar cadeas mixtas, pero como SUMO-1 non contén os sitios de consenso interno de SUMO que se encontran en SUMO-2/3, crese que serve para terminar estas cadeas poliSUMO.[11] A serina en posición 2 de SUMO-1 está fosforilada, o que suscita o concepto de "modificador modificado".[12]

Estrutura[editar | editar a fonte]

As proteínas SUMO son pequenas; a maioría teñen arredor de 100 aminoácidos e unha masa de 12 kDa. A lonxitude e masa exactas varía nos distintos membros da familia SUMO e depende do organismo do que procede a proteína. Aínda que as SUMO comparadas coa ubiquitina teñen moi pouca identidade de secuencia con esta en canto a aminoácidos, si teñen unha estrutura de pregamento case idéntica.

A estrutura da SUMO1 humana é a que se mostra na figura da dereita. SUMO1 é unha proteína globular cos seus dous extremos (en vermello e azul) ben separados da parte central da proteína. O centro globular da proteína consta dunha hélice alfa e unha folla beta. As figuras que se mostran están baseadas en análises de resonancia magnética nuclear da proteína en solución.

Predición da unión a proteínas SUMO[editar | editar a fonte]

A maioría das proteínas que son modificadas por SUMO conteñen o motivo de consenso tetrapéptido Ψ-K-x-D/E, onde Ψ é un residuo hidrofóbico, K é a lisina conxugada ao SUMO, x é calquera aminoácido, D ou E é un residuo de carácter ácido. A especificidade de substrato parece que deriva directamente de Ubc9 e do respectivo motivo do substrato. Actualmente os programas dispoñibles para a predición son:

  • SUMOplot - un programa en liña de acceso libre desenvolvido para predicir a probabilidade da secuencia de consenso SUMO (SUMO-CS) implicada na unión de SUMO.[13] O sistema de contabilización do SUMOplot está baseado en dous criterios: 1) a correspondencia directa dos aminoácidos coa secuencia de consenso SUMO observada e que se une ao encima conxugante Ubc9, e 2) a substitución dos residuos de aminoácidos consenso por residuos de aminoácidos que presentan unha hidrofobicidade similar. O programa SUMOplot utilizouse no pasado para predicir os sitios dependentes de Ubc9.
  • seeSUMO - programa que usa bosques aleatorios (random forests) e máquinas de vectores de soporte (support vector machines) preparadas cos datos recollidos da literatura.[14]
  • SUMOsp - programa que usa unha PSSM (Position-specific scoring matrix) para contabilizar os sitios dos péptidos de sumoilación potenciais. Pode predicir os sitios que seguen ao motivo ψKXE e sitios de sumoilación que conteñen outros motivos non canónicos.[15]

Unión das proteínas SUMO[editar | editar a fonte]

A unión de SUMO á súa molécula diana é similar á da ubiquitina (e tamén á doutras proteínas similares á ubiquitina como NEDD 8). Unha protease cliva (corta) un péptido C-terminal da SUMO (nos humanos isto fano as proteases SENP e nos lévedos as Ulp1) e queda exposto o motivo diglicina. A SUMO despois únese ao encima E1 (encima activador de SUMO ou SAE), que é un heterodímero. Despois pasa a un encima E2, que é un encima conxugante (Ubc9). Finalmente, unha das proteínas que se ligan a E3 únea á proteína. Nos lévedos, hai catro proteínas SUMO E3, Cst9,[16] Mms21, Siz1 e Siz2. Aínda que na ubiquitinación é esencial un encima E3 para engadir a ubiquitina á súa diana, as probas suxiren que o E2 é suficiente para a sumoilación con tal de que estea presente a secuencia de consenso. Pénsase que a ligase E3 promove a eficiencia da sumoilación e nalgúns casos dirixe a conxugación de SUMO en motivos que non son o de consenso. Os encimas E3 poden ser a grandes trazos clasificados como proteínas PIAS[17], como Mms21 (un membro do complexo Smc5/6) e PIAS-gamma e as proteínas HECT. Porén, algúns E3 como RanBP2 non o son.[18] Algunhas evidencias recentes indican que cómpre a presenza de PIAS-gamma para a sumoilación do factor de transcrición yy1 pero é independente do dedo RING de cinc (identificado como o dominio funcional das ligases E3). A sumoilación é reversible e pode ser eliminada das moléculas diana por SUMO proteases específicas. Nos lévedos de xemación, a SUMO protease Ulp1 localízase unida ao poro nuclear, mentres que Ulp2 é nucleoplásmica. A diferente localización subnuclear dos encimas des-sumoilizantes está conservada nos eucariotas superiores.[19]

Notas[editar | editar a fonte]

  1. Hay RT (2005). "SUMO: a history of modification". Mol. Cell 18 (1): 1–12. PMID 15808504. doi:10.1016/j.molcel.2005.03.012. [Ligazón morta]
  2. Matunis MJ, Coutavas E, Blobel G (1996). "A novel ubiquitin-like modification modulates the partitioning of the Ran-GTPase-activating protein RanGAP1 between the cytosol and the nuclear pore complex". J Cell Biol. 135 (6 Pt 1): 1457–70. PMC 2133973. PMID 8978815. doi:10.1083/jcb.135.6.1457. 
  3. Mahajan R, Delphin C, Guan T, Gerace L, Melchior F (1997). "A small ubiquitin-related polypeptide involved in targeting RanGAP1 to nuclear pore complex protein RanBP2". Cell 88 (1): 97–107. PMID 9019411. doi:10.1016/S0092-8674(00)81862-0. 
  4. Cheng TS, Chang LK, Howng SL, Lu PJ, Lee CI, Hong YR (2006). "SUMO-1 modification of centrosomal protein hNinein promotes hNinein nuclear localization". Life Sci. 78 (10): 1114–20. PMID 16154161. doi:10.1016/j.lfs.2005.06.021. 
  5. Gill G (2005). "Something about SUMO inhibits transcription". Current Opinion in Genetics & Development 15 (5): 536–41. PMID 16095902. doi:10.1016/j.gde.2005.07.004. 
  6. SUMO1 SMT3 suppressor of mif two 3 homolog 1 (S. cerevisiae)
  7. Wei W, Yang P, Pang J, Zhang S, Wang Y, Wang M, Dong Z She J, Wang C (2008). "A stress-dependent SUMO4 sumoylation of its substrate proteins". Biochem Biophys Res Commun 375 (3): 454–459. PMC 2366111. PMID 18374647. doi:10.1016/j.bbrc.2008.08.028. [Ligazón morta]
  8. Zhang XD, Goeres J, Zhang H, Yen TJ, Porter AC, Matunis MJ (2008). "SUMO-2/3 Modification and Binding Regulate the Association of CENP-E with Kinetochores and Progression through Mitosis". Mol Cell 29 (6): 729–41. PMC 2366111. PMID 18374647. doi:10.1016/j.molcel.2008.01.013. 
  9. Azuma Y, Arnaoutov A, Dasso M (2003). "SUMO-2/3 regulates topoisomerase II in mitosis". J Cell Biol. 163 (3): 477–87. PMC 2173648. PMID 14597774. doi:10.1083/jcb.200304088. 
  10. Saitoh H, Hinchey J (2000). "Functional heterogeneity of small ubiquitin-related protein modifiers SUMO-1 versus SUMO-2/3". J Biol Chem. 275 (9): 6252–8. PMID 10692421. doi:10.1074/jbc.275.9.6252. 
  11. Matic I, van Hagen M, Schimmel J; et al. (2008). "In vivo identification of human small ubiquitin-like modifier polymerization sites by high accuracy mass spectrometry and an in vitro to in vivo strategy". Mol Cell Proteomics. 7 (1): 132–44. PMID 17938407. doi:10.1074/mcp.M700173-MCP200. 
  12. Matic I, Macek B, Hilger M, Walther TC, Mann M (2008). "Phosphorylation of SUMO-1 occurs in vivo and is conserved through evolution". J Proteome Res. 7 (9): 4050–7. PMID 18707152. doi:10.1021/pr800368m. 
  13. Gramatikoff K. et al. In Frontiers of Biotechnology and Pharmaceuticals, Science Press (2004) 4: pp.181-210.
  14. Teng, S.; Luo, H.; Wang, L. (2011). "Predicting protein sumoylation sites from sequence features". Amino Acids 43 (1): 447–55. doi:10.1007/s00726-011-1100-2. PMID 21986959.
  15. Ren, J.; Gao, X.; Jin, C.; Zhu, M.; Wang, X.; Shaw, A.; Wen, L.; Yao, X.; Xue, Y. (2009). "Systematic study of protein sumoylation: Development of a site-specific predictor of SUMOsp 2.0". Proteomics 9 (12): 3409–3412. doi:10.1002/pmic.200800646. PMID 19504496.
  16. Cheng CH, Lo YH, Liang SS; et al. (2006). "SUMO modifications control assembly of synaptonemal complex and polycomplex in meiosis of Saccharomyces cerevisiae". Genes Dev. 20 (15): 2067–81. PMC 1536058. PMID 16847351. doi:10.1101/gad.1430406. 
  17. PIAS significa Protein Inhibitors of Activated STAT, que son unha familia de xenes e as súas proteínas correspondentes, que están implicadas na inhibición da vía de sinalización celular JAK-STAT.
  18. Pichler A, Knipscheer P, Saitoh H, Sixma TK, Melchior F (2004). "The RanBP2 SUMO E3 ligase is neither HECT- nor RING-type". Nature Structural & Molecular Biology 11 (10): 984–91. PMID 15378033. doi:10.1038/nsmb834. 
  19. Mukhopadhyay D, Dasso M (2007). "Modification in reverse: the SUMO proteases". Trends Biochem. Sci. 32 (6): 286–95. PMID 17499995. doi:10.1016/j.tibs.2007.05.002. 

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Bibliografía[editar | editar a fonte]

Outros artigos[editar | editar a fonte]

Ligazóns externas[editar | editar a fonte]