Diferencia entre revisiones de «SUMO (proteína)»

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Explicación sobre la localización de la proteína SUMO
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* Las modificaciones postraduccionales como la sumoilación en los espermatozoides maduros regulan su motilidad y la integridad de su ADN. Esto lo podemos ver, gracias al análisis de inmunofluorescencia, en la expresión y localización de SUMO-1 en el acrosoma del espermatozoide del Bubalus bubalis. Así, la localización de proteínas sumoiladas a través de la modificación postraduccional (PTM) desempeña un papel esencial en estas células.<ref>{{Cita publicación|url=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28659810/|título=Expression, Localization of SUMO-1, and Analyses of Potential SUMOylated Proteins in Bubalus bubalis Spermatozoa|apellidos=Brohi|nombre=Rahim Dad|apellidos2=Wang|nombre2=Li|fecha=2017|publicación=Frontiers in Physiology|volumen=8|páginas=354|fechaacceso=2022-10-23|issn=1664-042X|doi=10.3389/fphys.2017.00354|pmc=5468435|pmid=28659810|apellidos3=Hassine|nombre3=Najla Ben|apellidos4=Cao|nombre4=Jing|apellidos5=Talpur|nombre5=Hira Sajjad|apellidos6=Wu|nombre6=Di|apellidos7=Huang|nombre7=Chun-Jie|apellidos8=Rehman|nombre8=Zia-Ur|apellidos9=Bhattarai|nombre9=Dinesh}}</ref>
* Las modificaciones postraduccionales como la sumoilación en los espermatozoides maduros regulan su motilidad y la integridad de su ADN. Esto lo podemos ver, gracias al análisis de inmunofluorescencia, en la expresión y localización de SUMO-1 en el acrosoma del espermatozoide del Bubalus bubalis. Así, la localización de proteínas sumoiladas a través de la modificación postraduccional (PTM) desempeña un papel esencial en estas células.<ref>{{Cita publicación|url=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28659810/|título=Expression, Localization of SUMO-1, and Analyses of Potential SUMOylated Proteins in Bubalus bubalis Spermatozoa|apellidos=Brohi|nombre=Rahim Dad|apellidos2=Wang|nombre2=Li|fecha=2017|publicación=Frontiers in Physiology|volumen=8|páginas=354|fechaacceso=2022-10-23|issn=1664-042X|doi=10.3389/fphys.2017.00354|pmc=5468435|pmid=28659810|apellidos3=Hassine|nombre3=Najla Ben|apellidos4=Cao|nombre4=Jing|apellidos5=Talpur|nombre5=Hira Sajjad|apellidos6=Wu|nombre6=Di|apellidos7=Huang|nombre7=Chun-Jie|apellidos8=Rehman|nombre8=Zia-Ur|apellidos9=Bhattarai|nombre9=Dinesh}}</ref>
* Datos recientes señalan que el modificador SUMO está vinculado en los procesos de control de la biogénesis de los ribosomas y su ruta de maduración. En concreto, la proteína SENP3 es crucial en la vía de maduración 60S en los mamíferos. Se ha identificado, asociado a SENP3, un complejo proteico conformado por PELP1-TEX10-WDR18. La partición nucleolar de este complejo se ve impedida por la falta de desumoilación que lleva a cargo SENP3 sobre el objetivo o diana PELP1.<ref>{{Cita publicación|url=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22064470/|título=SUMO routes ribosome maturation|apellidos=Finkbeiner|nombre=Elisabeth|apellidos2=Haindl|nombre2=Markus|fecha=2011-11|publicación=Nucleus (Austin, Tex.)|volumen=2|número=6|páginas=527–532|fechaacceso=2022-10-23|issn=1949-1042|doi=10.4161/nucl.2.6.17604|pmid=22064470|apellidos3=Raman|nombre3=Nithya|apellidos4=Muller|nombre4=Stefan}}</ref>
* Datos recientes señalan que el modificador SUMO está vinculado en los procesos de control de la biogénesis de los ribosomas y su ruta de maduración. En concreto, la proteína SENP3 es crucial en la vía de maduración 60S en los mamíferos. Se ha identificado, asociado a SENP3, un complejo proteico conformado por PELP1-TEX10-WDR18. La partición nucleolar de este complejo se ve impedida por la falta de desumoilación que lleva a cargo SENP3 sobre el objetivo o diana PELP1.<ref>{{Cita publicación|url=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22064470/|título=SUMO routes ribosome maturation|apellidos=Finkbeiner|nombre=Elisabeth|apellidos2=Haindl|nombre2=Markus|fecha=2011-11|publicación=Nucleus (Austin, Tex.)|volumen=2|número=6|páginas=527–532|fechaacceso=2022-10-23|issn=1949-1042|doi=10.4161/nucl.2.6.17604|pmid=22064470|apellidos3=Raman|nombre3=Nithya|apellidos4=Muller|nombre4=Stefan}}</ref>
* El huso mitótico funciona correctamente si el cinetocoro interacciona de forma equilibrada con los microtúbulos astrales (fuera del huso). La primera estructura se encarga de la segregación cromosómica y la segunda, del posicionamiento del huso. La proteína Kar9 de la levadura se encuentra tanto en los microtúbulos astrales como en los cinetocoros. En el caso de los cinetocoros, la Kar9 es la proteína objetivo (diana) de degradación proteasómica por parte de las ligasas de ubiquitina dirigidas a SUMO (STUbLs). Los cinetocoros podrían servir de plataforma para reclutar STUbLs, de manera que se pueda garantizar el correcto funcionamiento del huso.<ref>{{Cita publicación|url=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26906737/|título=Regulation of a Spindle Positioning Factor at Kinetochores by SUMO-Targeted Ubiquitin Ligases|apellidos=Schweiggert|nombre=Jörg|apellidos2=Stevermann|nombre2=Lea|fecha=2016-02-22|publicación=Developmental Cell|volumen=36|número=4|páginas=415–427|fechaacceso=2022-10-23|issn=1878-1551|doi=10.1016/j.devcel.2016.01.011|pmid=26906737|apellidos3=Panigada|nombre3=Davide|apellidos4=Kammerer|nombre4=Daniel|apellidos5=Liakopoulos|nombre5=Dimitris}}</ref>
* La vía SUMO está estrechamente relacionada con la vía MAPK, que se encarga de traducir señales extracelulares en respuestas intracelulares. La convergencia de ambas rutas facilita la modulación del factor de transcripción. Esta relación se demostró, en un primer momento, gracias a la desumoilación del factor de transcripción Elk-1 que provocaba la activación de la vía ERK.<ref>{{Cita publicación|url=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20811994/|título=MAP Kinase: SUMO pathway interactions|apellidos=Yang|nombre=Shen-Hsi|apellidos2=Sharrocks|nombre2=Andrew D.|fecha=2010|publicación=Methods in Molecular Biology (Clifton, N.J.)|volumen=661|páginas=343–367|fechaacceso=2022-10-23|issn=1940-6029|doi=10.1007/978-1-60761-795-2_21|pmid=20811994}}</ref>


== Composición y estructura ==
== Composición y estructura ==

Revisión del 16:46 23 oct 2022

SUMO (de sus siglas en inglés small ubiquitin-like modifier) es una pequeña proteína de aproximadamente 100 aminoácidos (unos 12 kDa) que modifica covalentemente a otras proteínas en las células de diversos organismos, desde levaduras hasta mamíferos, mediante un proceso denominado sumoilación. La proteína SUMO también es conocida por otros nombres, como GMP-1, sentrin-1, SMT3 y UBL1.

SUMO es una proteína globular, de estructura muy similar a la ubiquitina, aunque no comparte con ésta una alta similitud en su secuencia primaria. En los mamíferos existen tres proteínas homólogas, SUMO-1, SUMO-2 y SUMO-3. Se ha reportado una cuarta proteína (SUMO-4), pero no existen aún muchos detalles sobre ella. Hay evidencia, sin embargo, de que SUMO-4 no tiene la capacidad de modificar otros factores de manera covalente.[1]​

Localización

La proteína SUMO se encuentra asociada a proteínas diana mediante una unión covalente. Muchas veces, SUMO se encarga de cambiar la localización subcelular de la proteína diana, lo que conlleva modificación de los procesos biológicos. Los estudios basados en el organismo Drosophila melanogaster en el campo de la bioquímica y de la genética han permitido estudiar el papel de las proteínas SUMO.[2]​ Asimismo, el uso de proteínas fluorescentes de captura de SUMO es un sistema que permite estudiar el proceso de la sumoilación y su localización subcelular en células de mamíferos y ovocitos de nematodos.[3]​

La conjugación de SUMO y proteínas diana permite la modificación de proteínas, lo que permite regular diversos procesos biológicos de los organismos del dominio eucariótico. De hecho, desempeña una función esencial en la mayoría de vías biológicas.[4]​ Algunas de las más destacadas son:

  • Las vías que dependen de SUMO se relacionan con el transporte nucleocitoplasmático al regular la ubicación de las proteínas diana y enzimas que intervienen en la sumoilación y en la desumoilación. De esta manera, las proteínas diana ven alterado su estado de sumoilación.[5]​
  • Las modificaciones postraduccionales como la sumoilación en los espermatozoides maduros regulan su motilidad y la integridad de su ADN. Esto lo podemos ver, gracias al análisis de inmunofluorescencia, en la expresión y localización de SUMO-1 en el acrosoma del espermatozoide del Bubalus bubalis. Así, la localización de proteínas sumoiladas a través de la modificación postraduccional (PTM) desempeña un papel esencial en estas células.[6]​
  • Datos recientes señalan que el modificador SUMO está vinculado en los procesos de control de la biogénesis de los ribosomas y su ruta de maduración. En concreto, la proteína SENP3 es crucial en la vía de maduración 60S en los mamíferos. Se ha identificado, asociado a SENP3, un complejo proteico conformado por PELP1-TEX10-WDR18. La partición nucleolar de este complejo se ve impedida por la falta de desumoilación que lleva a cargo SENP3 sobre el objetivo o diana PELP1.[7]​
  • El huso mitótico funciona correctamente si el cinetocoro interacciona de forma equilibrada con los microtúbulos astrales (fuera del huso). La primera estructura se encarga de la segregación cromosómica y la segunda, del posicionamiento del huso. La proteína Kar9 de la levadura se encuentra tanto en los microtúbulos astrales como en los cinetocoros. En el caso de los cinetocoros, la Kar9 es la proteína objetivo (diana) de degradación proteasómica por parte de las ligasas de ubiquitina dirigidas a SUMO (STUbLs). Los cinetocoros podrían servir de plataforma para reclutar STUbLs, de manera que se pueda garantizar el correcto funcionamiento del huso.[8]​
  • La vía SUMO está estrechamente relacionada con la vía MAPK, que se encarga de traducir señales extracelulares en respuestas intracelulares. La convergencia de ambas rutas facilita la modulación del factor de transcripción. Esta relación se demostró, en un primer momento, gracias a la desumoilación del factor de transcripción Elk-1 que provocaba la activación de la vía ERK.[9]​

Composición y estructura

La extensión de la proteïna SUMO es corta, tiene alrededor de 100 aminoácidos de longitud y 12 kDa de masa. Presenta cierta similitud con la estructura tridimensional de la ubiquitina pero no lo hace con su secuencia de aminácidos pues presentan similitudes en menos del 20% de la secuencia de aminoácidos. SUMO tiene una estructura terciaria llamada Ub-fold, esta consiste en un plegamiento de hojas beta alrededor de una hélice alfa. Este dominio es altamente común entre las UBLs (del inglés, Ubiquitin like proteins), este es el motivo por el qual las estructuras tridimensionales de SUMO y la ubiquitina son altamente similares y superponibles.[10]​

Sin embargo, las distribuciones de carga superficial de las dos proteïnas son bastante diferentes lo que indica su especificidad respecto a diferentes enzimas y substratos.

En la levadura, moscas y nemátodos existe tan solo un gen que codifica la proteïna SUMO puesto que en estas especies solo ha sido identificada una isoforma de SUMO (por ejemplo, en la levaudra Saccharomyces cerevisiae el único gen que codifica dicha proteïna es el SMT3). Sin embargo, en vertebrados y plantas hay una familia entera de genes que codifican para las cinco diferentes isoformas de SUMO, denomiadas SUMO1-5.[11]​

Tipos de SUMO

Funciones

La modificación por SUMO está implicada en la regulación de un gran número de procesos biológicos entre los que se incluyen la transcripción genética (principalmente represión de la transcripción[12]​), el ciclo celular, la apoptosis, tráfico intracelular e intranuclear y estabilidad de las proteínas. Todavía no está claro cómo se regula la conjugación con SUMO, pero en el caso de SUMO-2/3 se sabe que la conjugación se ve incrementada como respuesta al estrés celular (por ejemplo, cuando se produce un aumento de la temperatura[13]​).

Conjugación (SUMOilación)

La SUMOilación (o conjugación) se trata de una modificación post-traduccional que consiste en la unión covalente y reversible de proteínas SUMO a la lisina de otra proteína mediante un proceso en serie llevado a cabo por enzimas, muy similar al que conjuga la ubiquitina. Este proceso consta de 2 partes previas y 1 parte posterior:

Maduración

La proteína SUMO se trata de un precursor inactivo y es activada mediante la enzima proteasa 1 específica similar a la ubiquitina (Ulp1) o proteasa 1 específica de sentrina (SENP, en humanos) que se encarga de cortar los cuatro aminoácidos del extremo carboxilo-terminal y exponer un motivo de di-glicina GG que se unirá posteriormente con el grupo amino de un residuo de lisina de la proteína diana.

Activación

La enzima activadora de SUMO E1 es una proteína que contiene dos subunidades: el enzima activador de SUMO E1 (también llamado SAE1 o Aos1) y enzima activador de SUMO E2 (SAE2 o Uba2). Estas dos subunidades forman un heterodímero de SAE1-SAE2 o Aos1-Uba2. Este heterodímero precisa de ATP para activar la proteína SUMO, esta es activada mediante una adenilación (en forma dependiente de ATP-Mg2+)[14]​ por parte de la enzima E1 (Aos1-Uba2) que forma el intermediario SUMO-adenilato. Este se transfiere a la cisteína del sitio catalítico de la subunidad SAE2[15]​.

Conjugación

En este paso, SUMO es transferida a la proteína diana. SUMO es transferida a la cisteína del sitio catalítico de la SUMO E2 (Ubc9), que es capaz de conjugar SUMO directamente a la lisina del sustrato mediante el reconocimiento de una secuencia de SUMOilación y a través de un enlace isopeptídico. SUMO E2 puede ubicarse en el lado citoplasmático del complejo de poro nuclear (CPN) o en la lado del nucleoplasma del CPN[16]​. Finalmente, las proteasas SENP escinden SUMO de sus sustratos para reiniciar el ciclo.

Ligación

Aunque muchos experimentos han comprobado que SUMO E1 y Ubc9 son suficientes para la conjugación de los sustratos, a veces se requiere la acción de la enzima E3 ligasa. SUMO E3 ligasa reconoce sustratos y participa en la SUMOilación a través de dos mecanismos[14]​.

  • A través de la promoción de la disociación de la proteína SUMO de Ubc9 al interaccionar directamente con el sustrato y este contacto forma el complejo SUMO E2, lo que permite luego unir la proteína SUMO al sustrato
  • A través del posicionamiento preciso del complejo SUMO E2, la ligasa SUMO E3 reduce la distancia entre el entre el enlace tioéster del complejo SUMO-E2 y el residuo de lisina del sustrato, lo que los acerca lo suficiente como para favorecer la unión entre E2 y el sustrato sin necesidad de interaccionar con éste último

De-conjugación

La SUMOilación es un proceso reversible en el que la desmodificación implica la eliminación de la glicina terminal SUMO de los residuos de lisina de la proteína objetivo mediante proteasas específicas. Hasta ahora, se ha encontrado que la familia de proteasas SUMO tiene seis SENP (SENP-1,2,3,5,6,7) en mamíferos o humanos (47). SENP1 y SENP2 pueden disociar las proteínas SUMO E1 y SUMO E2/E3, mientras que SENP3 y SENP5 se disocian principalmente por la proteína SUMO E2/E3. La policadena SUMO E2/E3 se disocia por SENP6 y SENP7 (48). Los SENP se encuentran principalmente en estructuras nucleares o relacionadas con la energía nuclear[16]​.

Enfermedades relacionadas

Véase también

Referencias

  1. ↑ Owerbach D, McKay EM, Yeh ET, Gabbay KH, Bohren KM. (2005). «A proline-90 residue unique to SUMO-4 prevents maturation and sumoylation». Biochem Biophys Res Commun. Nov 18. 337(2):517-20. 
  2. ↑ Cao, Joseph; Courey, Albert J. (2017). «SUMO in Drosophila Development». Advances in Experimental Medicine and Biology 963: 249-257. ISSN 0065-2598. PMID 28197917. doi:10.1007/978-3-319-50044-7_15. Consultado el 23 de octubre de 2022. 
  3. ↑ Yin, Rui; Harvey, Catherine; Shakes, Diane C.; Kerscher, Oliver (27 de abril de 2019). «Localization of SUMO-modified Proteins Using Fluorescent Sumo-trapping Proteins». Journal of Visualized Experiments: JoVE (146). ISSN 1940-087X. PMID 31081817. doi:10.3791/59576. Consultado el 23 de octubre de 2022. 
  4. ↑ Chang, Hui-Ming; Yeh, Edward T. H. (1 de octubre de 2020). «SUMO: From Bench to Bedside». Physiological Reviews 100 (4): 1599-1619. ISSN 1522-1210. PMC 7717128. PMID 32666886. doi:10.1152/physrev.00025.2019. Consultado el 23 de octubre de 2022. 
  5. ↑ Ptak, Christopher; Wozniak, Richard W. (2017). «SUMO and Nucleocytoplasmic Transport». Advances in Experimental Medicine and Biology 963: 111-126. ISSN 0065-2598. PMID 28197909. doi:10.1007/978-3-319-50044-7_7. Consultado el 23 de octubre de 2022. 
  6. ↑ Brohi, Rahim Dad; Wang, Li; Hassine, Najla Ben; Cao, Jing; Talpur, Hira Sajjad; Wu, Di; Huang, Chun-Jie; Rehman, Zia-Ur et al. (2017). «Expression, Localization of SUMO-1, and Analyses of Potential SUMOylated Proteins in Bubalus bubalis Spermatozoa». Frontiers in Physiology 8: 354. ISSN 1664-042X. PMC 5468435. PMID 28659810. doi:10.3389/fphys.2017.00354. Consultado el 23 de octubre de 2022. 
  7. ↑ Finkbeiner, Elisabeth; Haindl, Markus; Raman, Nithya; Muller, Stefan (2011-11). «SUMO routes ribosome maturation». Nucleus (Austin, Tex.) 2 (6): 527-532. ISSN 1949-1042. PMID 22064470. doi:10.4161/nucl.2.6.17604. Consultado el 23 de octubre de 2022. 
  8. ↑ Schweiggert, Jörg; Stevermann, Lea; Panigada, Davide; Kammerer, Daniel; Liakopoulos, Dimitris (22 de febrero de 2016). «Regulation of a Spindle Positioning Factor at Kinetochores by SUMO-Targeted Ubiquitin Ligases». Developmental Cell 36 (4): 415-427. ISSN 1878-1551. PMID 26906737. doi:10.1016/j.devcel.2016.01.011. Consultado el 23 de octubre de 2022. 
  9. ↑ Yang, Shen-Hsi; Sharrocks, Andrew D. (2010). «MAP Kinase: SUMO pathway interactions». Methods in Molecular Biology (Clifton, N.J.) 661: 343-367. ISSN 1940-6029. PMID 20811994. doi:10.1007/978-1-60761-795-2_21. Consultado el 23 de octubre de 2022. 
  10. ↑ Castaño Miquel, Laura (30 de enero de 2015). Caracterización molecular y funcional de Small-Ubiquitin-related MOdifier en Arabidopsis thaliana. Universitat de Barcelona. Consultado el 12 de octubre de 2022. 
  11. ↑ de Asís Gallardo Chamizo, Francisco (2011). «ESTUDIO DEL PROCESO DE MODIFICACIÓN POSTRADUCCIONAL DE PROTEÍNAS POR UNIÓN DEL POLIPÉPTIDO SUMO EN CONDICIONES SIMULADAS DE ISQUEMIA». CSIC. Consultado el 12-10-2022. 
  12. ↑ Verger A, Perdomo J, Crossley M. Modification with SUMO. A role in transcriptional regulation. EMBO Rep. 2003 Feb;4(2):137-42.
  13. ↑ Zhou W, Ryan JJ, Zhou H. Global analyses of sumoylated proteins in Saccharomyces cerevisiae. Induction of protein sumoylation by cellular stresses. J Biol Chem. 2004 Jul 30;279(31):32262-8
  14. ↑ a b «Supplemental Information 3: An excerpt from Data Downloads page, where users can download original datasets.». dx.doi.org. Consultado el 22 de octubre de 2022. 
  15. ↑ Pociño Merino, Irene (15 de diciembre de 2015). «Coordinación de las actividades ATPasa y SUMO-ligasa en el complejo Smc5/6: implicaciones en reparación de cromosomas». Universitat de Lleida. Consultado el 22 de octubre de 2022. 
  16. ↑ a b Han, Zhi-Jian; Feng, Yan-Hu; Gu, Bao-Hong; Li, Yu-Min; Chen, Hao (1 de abril de 2018). «The post-translational modification, SUMOylation, and cancer (Review)». International Journal of Oncology 52 (4): 1081-1094. ISSN 1019-6439. doi:10.3892/ijo.2018.4280. Consultado el 22 de octubre de 2022. 

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