SUMO化翻译后修饰影响核受体PXR转录调控的机制研究

The pregnane x receptor serves as the master regulator in drug metabolism and trasnport. SUMOylation is an improtant post-translational modification of proteins. Our previous studies identified that activation of the inflammatory response by TNFa in hepatocytes strongly modulates SUMOylation of ligand-bound PXR protein by incorporation of SUMO3 chains. Our preliminary data also revealved that the ligand-inducible transactivation capacity of PXR towards CYP3A4 drug metabolizying enzyme was attenuated by SUMOylation. However, the effect of SUMOylation on PXR activity and the underlying molecular mechanism are currently unknown. Therefore, we hypothese that SUMOylation inhibits the activity of PXR protein. The important SUMOylation sites within PXR protein will be identified first, and the following parameters regarding the PXR activity will be investigated: transactivation capacity, sub-cellular localization, co-factor binding, heterodimerization with RXRa, and DNA-binding. Successful completion of this research proposal is expected to identify the important SUMOylation sites in PXR, and provide the molecular mechanism of how SUMOylation affects PXR activity.

核受体PXR对药物代谢酶和转运体起关键的转录调控作用。类泛素（SUMO）化修饰是一种重要的蛋白翻译后修饰。我们的前期研究已证明给予炎症刺激因子TNFa能够显著上调肝细胞内SUMO3蛋白对PXR的翻译后修饰，且在报告基因体系发现SUMO化修饰对PXR调控靶基因CYP3A4代谢酶的转录活性有抑制作用。但是SUMO化修饰对PXR转录调控功能的影响及具体作用机制尚不清楚，我们推测SUMO化修饰能抑制PXR的转录调控功能。因此，本项目拟从鉴别PXR蛋白中重要的SUMO化氨基酸位点入手，在PXR调控靶基因转录活性、胞核转运、与辅因子相互作用、与RXRa相互作用、与靶基因启动子DNA应答元件结合能力等方面，深入明确PXR中重要的SUMO化氨基酸位点，并阐明其对PXR转录调控影响的具体作用机制，为进一步揭示SUMO化PXR对药物代谢酶与转运体的影响提供新的科学证据。

孕烷X受体（PXR）是核受体超家族成员之一，转录调控的蛋白涉及药物代谢和分布的各个环节，在机体异源性/内源性物质的代谢及转运过程中起重要的调节作用。SUMO化修饰作为一种蛋白质翻译后修饰方式，广泛参与生物体的生命活动，具有极其重要的功能。我们已证明了核受体PXR是SUMO化翻译后修饰的靶蛋白，但是，PXR蛋白内SUMO的修饰位点，及PXR对靶基因的转录调控机制受SUMO化翻译后修饰的影响尚不清楚。本项目进行了鉴别PXR蛋白中重要的SUMO化氨基酸位点，及SUMO化翻译后修饰对PXR转录调控机制的影响等内容的研究。结果显示：根据生物信息学软件预测和构建相应突变体考察其蛋白表达，提示K108是PXR重要的SUMO化位点。在PXR调控靶基因转录活性方面，SUMO化修饰PXR可降低RIF诱导的CYP3A4以及MDR1荧光素酶的活性；在PXR调控靶基因的基因和蛋白表达方面，SUMO化修饰PXR可抑制RIF诱导的CYP3A4和P-gp基因和蛋白的表达；在PXR调控靶基因的酶或转运体活性方面，SUMO化PXR能抑制RIF诱导的CYP3A4酶活性和P-gp转运体活性。在PXR核位移方面，SUMO化翻译后修饰能够促进未激活状态下核受体PXR核位移。综上所述，SUMO化翻译后修饰能抑制PXR对靶基因的转录调控功能。该项目为确立SUMO化翻译后修饰影响PXR转录调控的作用机制提供了充分有力的科学证据，同时也为探讨SUMO化PXR在药物代谢与转运过程中的作用奠定良好的理论与实验基础。