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Nature子刊:转录失活的时机

标签:SUMO 转录活性
摘要 : 日前,York大学和哥伦比亚大学的研究人员解析了SUMO化控制基因表达的具体机制,并将研究结果发表在三月十三日的Nature Communications杂志上。他们认为,这一机制可以帮助人们进一步理解癌症中不受控制的基因表达。

 SUMO(小泛素相关修饰物)是泛素类蛋白家族的重要成员,在真核生物中广泛存在而且高度保守。SUMO与蛋白的共价连接称为SUMO化,是一种重要的蛋白质翻译后修饰,这种修饰对于蛋白质的功能、活性和定位是非常重要的。

SUMO与泛素在二级结构上极为相似,而且催化修饰的酶体系也具有很高的同源性。不过SUMO与泛素的功能并不相同,泛素化主要介导蛋白酶降解,而SUMO化发挥着更为广泛的功能,比如核质运输、DNA与蛋白的结合、蛋白质之间相互作用、转录调控、DNA修复以及维持基因组稳定等等。

日前,York大学和哥伦比亚大学的研究人员解析了SUMO化控制基因表达的具体机制,并将研究结果发表在三月十三日的Nature Communications杂志上。他们认为,这一机制可以帮助人们进一步理解癌症中不受控制的基因表达。

许多调控基因转录的重要蛋白质都存在SUMO化修饰,包括转录因子、转录辅助因子和染色质修饰酶等。在大多数情况下,SUMO化与转录活性的抑制有关。

“我们用酵母作为模式生物对Tup1蛋白进行了研究,”Emanuel Rosonina教授说。“Tup1是基因表达的负调控子,能够结合在基因上阻止其表达,确保不应启动的基因保持失活。”

研究人员指出,SUMO修饰可以促使Tup1与活跃基因结合,防止基因过表达对生物体造成危害。“Tup1能够减少基因的表达,将其控制在合适的水平,”Rosonina解释道。

“在之前的研究中,我们检测的每一个基因都有SUMO,不过SUMO只出现在基因关闭的时候,”Rosonina介绍到。“这说明SUMO在基因表达中可能起到了重要的控制作用。”

Rosonina等人在这项新研究中发现,SUMO化是通过Tup1控制转录失活的时机。鉴于许多肿瘤都存在SUMO水平的异常,分析肿瘤SUMO修饰与基因表达失控之间的关系是很有意义的。

原文链接:Sumoylation controls the timing of Tup1-mediated transcriptional deactivation

The small ubiquitin-like modifier (SUMO) is implicated in various cellular activities, including transcriptional regulation. We previously showed that the yeast activator ​Gcn4 becomes sumoylated during activation, facilitating its eventual promoter eviction and transcriptional shut off. Here we show that the corepressor ​Tup1 is sumoylated, at two specific lysines, under various stress conditions. Mutation of these sites has no effect on ​Tup1 recruitment or RNAP II promoter occupancy immediately following induction. However, ​Tup1 levels subsequently decrease, while RNAP II and transcription increase in ​Tup1 mutant cells. Consistent with this, a ​Tup1 mutant displaying increased sumoylation led to reduced transcription. We also show that coordinated sumoylation of ​Gcn4 and ​Tup1 enhances ​Gcn4 promoter eviction and that multiple ​Tup1-interacting proteins become sumoylated after stress. Together, our studies provide evidence that coordinated sumoylation of ​Gcn4, ​Tup1 and likely other factors dampens activated transcription by stabilizing ​Tup1 binding and stimulating ​Gcn4 and RNAP II removal.

来源: Nature Communications 浏览次数:23

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