SUMO化修饰在SCA3/MJD转录抑制发生机制中的作用研究

SUMO-1是我们筛到的遗传性共济失调SCA3/MJD致病蛋白ataxin-3的互作蛋白，前期工作已确定166位赖氨酸为ataxin-3蛋白SUMO化（SUMOylation）的关键氨基酸位点，阻断ataxin-3与SUMO-1的结合不改变其亚细胞定位和经泛素化途径的降解，但可使ataxin-3转录抑制作用增强，细胞活性下降，提示SUMO化修饰可能在SCA3/MJD转录抑制发生机制中发挥重要作用。本项目拟通过建立野生型和K166R突变型的ataxin-3稳定表达细胞株及转基因果蝇模型，应用体外蛋白结合、免疫沉淀、免疫荧光、转录活性分析等技术，进一步明确SUMO化修饰对野生型及突变型ataxin-3蛋白与转录辅激活因子CBP、p300、PCAF和辅抑制因子HDAC3的结合能力及转录活性的影响，深入探讨ataxin-3蛋白的SUMO化修饰在SCA3/MJD转录抑制发生机制中的作用。

SUMO-1是我们筛选到的遗传性共济失调SCA3/MJD致病蛋白ataxin-3的互作蛋白，前期工作已确定166位赖氨酸为ataxin-3蛋白SUMO化（苏素化）的关键氨基酸位点，阻断ataxin-3与SUMO-1的结合不改变其亚细胞定位和经泛素化途径的降解，但可使ataxin-3转录抑制作用增强，细胞活性下降，提示苏素化修饰可能在SCA3/MJD发病机制中发挥重要作用。本研究通过建立野生型和K166R突变型ataxin-3稳定表达细胞株，应用免疫沉淀、免疫荧光、脉冲追踪等技术，进一步证实苏素化修饰并不能改变野生型和polyQ扩展突变型ataxin-3蛋白与CBP、p300、PCAF和HDAC3、HDAC6等转录因子的结合，但可使扩展突变型ataxin-3蛋白的稳定性增强，降解速率减慢，凋亡率增加，且对其降解的影响与自噬通路相关。通过建立野生型和K166R突变型ataxin-3转基因果蝇模型，首次证实ataxin-3去苏素化修饰可加重ataxin-3转基因果蝇的表型，导致孵出率降低，寿命缩短；下调ataxin3转基因果蝇模型中Smt3蛋白（SUMO同源蛋白）的表达，可显著加重ataxin3转基因果蝇的复眼表型。本研究提示SUMO-1修饰可能通过自噬通路影响了扩展突变型ataxin-3蛋白的降解，使其变得更为稳定而致病；同时，果蝇模型结果表明作为重要的翻译后修饰过程，SUMO-1修饰对ataxin-3突变蛋白的功能可能具有双向调节作用；进一步利用ataxin-3转基因动物模型将有助于揭示苏素化修饰的具体调节机制，为SCA3/MJD的治疗提供新的线索。