泛素连接酶Smurf2类泛素化Neddylation修饰的功能及机制

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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。
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