Sumoylace (nebo sumoylace ) je modifikace posttranslační výsledkem kovalentním připojením jednoho nebo více SUMO proteinu na lysinu akceptor části proteinové cíle.
Dosud byly charakterizovány čtyři proteiny SUMO (SUMO-1, -2, -3 a -4).
Proces sumoylace je biochemicky velmi blízký procesu ubikvitinace , zejména zapojením podobné kaskády enzymů. Na druhou stranu, zatímco ubikvitinace vede hlavně k degradaci proteinu, na který je zaměřen proteazom , zdá se, že sumoylace spíše reguluje biochemické vlastnosti cílových proteinů (intracelulární přenos, interakce proteinů, interakce DNA-protein , transkripční aktivita atd.) . Několik příkladů navíc ukazuje, že sumoylace určitých proteinů antagonizuje jejich ubikvitinaci.
Tato modifikace byla objevena v letech 1996-98 skupinami Günter Blobel a Frauke Melchior .
Proces sumoylace zahrnuje řadu tří enzymatických kroků.
První krok, nazývaný maturace, odpovídá štěpení C-koncové části proteinu SUMO ; je zajištěno enzymy karboxy-hydrolázy a generuje expozici glycin dipeptidu (GG) SUMO pro aktivační enzym E1.
Druhý krok, nazývaný aktivace, spočívá ve vytvoření vysokoenergetické thioesterové vazby (krok závislý na ATP) mezi SUMO-GG na katalytickém cysteinu aktivačního enzymu E1 (heterodimer SAE1 / SAE2).
Třetím krokem je konjugace „aktivovaného“ SUMO (SUMO-GG), který se přenáší z enzymu E1 na katalytický cystein E2 konjugujícího enzymu Ubc9 . Opět zde existuje zásadní rozdíl s ubikvitinací, protože Ubc9 je doposud jediným konjugujícím enzymem E2 charakterizovaným pro sumoylaci, zatímco pro ubikvitinaci existuje několik E2. Na rozdíl od ubikvitinace, která vyžaduje zásah enzymů, jako jsou E3 ligázy in vitro , je Ubc9 schopen interakce a přímé úpravy substrátů cílového proteinu. Ubc9 tedy může také působit jako ligáza. Avšak pro SUMO bylo nedávno charakterizováno mnoho E3 ligázových enzymů. Zdá se, že podporují proces sumoylace stabilizací tvorby komplexu UBC9 / substrát. Jako takové se zdá, že ligandy SUMO-E3 zejména určují určitou substrátovou specificitu in vivo .
Ačkoli existují výjimky, většina lysinových zbytků modifikovaných SUMO je součástí specifické konsensuální sekvence ψ- K- XE / D (ψ představuje hydrofobní zbytek).
A konečně, stejně jako ubikvitinace, je sumoylace reverzibilní a dynamický proces, protože existují proteázové enzymy, které štěpí SUMO ze svého substrátu. Tyto enzymy jsou součástí rodiny SENP (Sentrin proteáza).
Dosud byly charakterizovány tři rodiny ligandů E3-SUMO:
Odhaduje se, že počet proteinů modifikovaných SUMOylací je vyšší než 6000, což z něj činí mechanismus zapojený do široké škály buněčných funkcí: