生物物理所发现SUMO通过调节JNK通路活性控制组织生长

2011-3-28 09:33 来源: 中国科学院
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  本周,中科院生物物理研究所焦仁杰课题组的最新研究论文被发育生物学专业期刊Development接受发表。

  SUMO是一种结构上与泛素相似的小分子。SUMO化循环与泛素化循环过程相似,但SUMO化修饰具有与泛素化修饰截然不同的功能。泛素化修饰的靶分子经常被蛋白酶体降解,而SUMO化修饰则介导靶分子定位和功能调节。SUMO化修饰参与基因转录调节、DNA损伤修复及基因组稳定性调节、离子通道功能调节以及生物节律的调节等。JNK信号通路参与多种生理过程的调节如胚胎发育、免疫反应、细胞分化等。JNK通路功能失调与心脏肥大、糖尿病、细胞凋亡及多种人类肿瘤的发生、发展密切相关。因此JNK是一个潜在的分子治疗靶点。

  果蝇是研究SUMO化生物学功能的极好模型,在果蝇基因组中只有一个基因(smt3)编码SUMO分子。因为SUMO化在多种生物学过程中发挥功能,所以smt3基因的突变是致死的。焦仁杰实验室黄海等人利用果蝇中强有力的遗传操作工具,在不同的组织(如眼、翅膀、背部等)中特异敲低smt3导致组织发育缺陷(如图)。

  焦仁杰实验室进一步的细胞与生化研究发现:smt3的敲低引起Hipk(homeodomain interacting protein kinase)分子从细胞核转运到细胞质,激活JNK通路的活性,最终导致正常组织发育终止。

  该研究第一次将SUMO化通路与JNK信号通路通过HIPK联系起来,为进一步研究SUMO化的功能以及JNK通路的调节建立了一个新的模型。

图片说明:smt3特异敲低引起组织发育缺陷 A、B、C分别为野生型果蝇的眼、翅膀和背;A’、B’、C’是分别在对应的组织中敲低smt3的结果。