[发明专利]突变体xSUMO及其相关产品

说明书

本发明提供了突变体xSUMO及其相关产品，所述突变体xSUMO对于野生型SUMO至少包含以下突变位点：第70位R被E取代、第91位Y被A取代以及93位E被R取代。突变体xSUMO的构建促进了正交SUMO途径中xSUMO‑xE1突变对的构建，为OST途径的完成奠定了很好的基础，并且加深了SUMO与E1相互作用与结构的理解。

技术领域

本发明涉及一种生物技术领域，特别是涉及一种突变体xSUMO及其相关产品。

背景技术

SUMO(Small ubiquitin-like modifier)是真核生物细胞内存在的一种非常重要的小分子量蛋白质(～12kDa)。人体内有5种不同的SUMO蛋白，分别是SUMO1-5(图1)。SUMO-1是最常见的SUMO蛋白，含有101个氨基酸，分子量为11.6kDa，与SUMO-2/3具有约50％的序列相似性。虽然SUMO-1与泛素(Ubiquitin,Ub)序列相似性仅为18％，二者却有相似的三维空间结构，SUMO-1仅比泛素在N末端上多了一段约20个氨基酸的柔性伸展结构(图1)。作为一种翻译后修饰，SUMO化(Sumoylation)参与了多种重要的细胞功能，包括DNA的损伤与修复、细胞周期调控、细胞凋亡与增殖、转录因子调控、细胞信号转导、染色质重构等。此外，SUMO化还与癌症和神经退行性疾病有关，包括帕金森病(PD)、亨廷顿病(HD)、阿尔茨海默病(AD)等，使得SUMO化过程及其SUMO化的底物有望成为临床治疗的新靶点。

与Ub类似，SUMO需要经过一系列特定的酶传递到底物，这个过程被称作SUMO化。细胞中表达的SUMO最初都是以前体的形式存在，经特异性蛋白酶剪切后，暴露出C-末端的双甘氨酸残基，变成具有功能的SUMO。在ATP的参与下，SUMO被由Aos1和Uba2异构形成的二聚体，称为SUMO激活酶E1(SUMO activating enzyme,SAE)催化激活，其C-末端的甘氨酸与Uba2的半胱氨酸形成硫酯键。然后，活化的SUMO从E1转移到细胞中唯一的结合酶E2(SUMOconjugating enzyme,Ubc9)上，形成第二个硫酯键。与Ub不同的是，底物SUMO化有两条途径：第一种是在没有SUMO连接酶E3的条件下，Ubc9直接与底物蛋白结合，将SUMO传递到底物并催化SUMO的C末端甘氨酸残基与底物蛋白赖氨酸ε-氨基形成异肽键，这样的底物被称为Ubc9的特异性底物；第二种途径是在SUMO E3的参与下，Ubc9先与SUMO E3结合，E3再将SUMO直接传递到底物上，这样的底物被称为E3的特异性底物。(图2)

近年来，随着蛋白组学及质谱技术的完善，越来越多的SUMO底物蛋白被发现。据文献报道，截止2016年，已经发现有1664个底物蛋白质可以被SUMO化。但到目前为止，大部分底物无法区分是E2的特异性底物还是E3的特异性底物，并且没有任何文献报导E2或E3的特异性底物库。有一些疾病相关蛋白，尽管知道发生了SUMO化，但至今仍未确定其是E2的直接底物还是某个E3的特异性底物，因此，开发针对SUMO化底物的药物非常困难。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种突变体xSUMO及其相关产品，用于构建正交SUMO途径，进而解决现有技术中无法区分E2的特异性底物还是E3的特异性底物的问题。

为了解决上述问题，我们构建正交的SUMO途径(参见图3)，简称OST，即通过噬菌体展示技术和分子生物学技术，分别获得不与任何野生型SUMO及相关酶反应的SUMO、E1、E2突变体，在细胞内产生一条与野生型途径共存但互不干涉的SUMO化传递途经，使xSUMO被特异性地传递到Ubc9的底物上，再通过检测xSUMO上携带的tag，就可以确定Ubc9的特异性底物。即通过构建正交的xSUMO-xE1和xE1-xE2来确定Ubc9的特异性底物。该方法的重要环节是构建不与野生型SUMO E1反应的突变体xSUMO。