Gruppenleiterin

Dr. Andrea Pichler
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Labor Andrea Pichler

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Regulation der Sumoylierung durch die Sumoylierung des E2-Enzyms (Ubc9)

Die Sumoylierung wird in erster Linie über E3-Ligasen und SUMO spezifische Proteasen reguliert, weil diese Enzyme hauptsächlich die Substratspezifität gewährleisten können. In unserem Labor konnten wir jedoch einen alternativen Mechanismus der Regulation auf der Ebene der E2-Enzyme charakterisieren: die E2-Enzym (Ubc9) Sumoylierung. Diese Modifikation konnten wir in Hefepilzen als auch in Säugetieren beschreiben, jedoch werden strukturell unterschiedliche Stellen modifiziert, das Unterschiede in den enzymatischen Folgen vermuten lies. 

Abbildung 1 SUMO-Konjugation wird durch E1-, E2- und E3-Enzyme geregelt (oberes Panel). Dabei trägt die E2 (Ubc9) Sumoylierung zur Regulation der SUMO-Konjugation bei: in Säugetieren wird Ubc9 an Lysine 14 verändert und dies trägt zur Substratauswahl bei (mittleres Panel); in Hefepilzen wird Ubc9 an Lysine 153 modifiziert. Dies inaktiviert das Enzym und verwandelt es in einen Co-Faktor für den Aufbau von SUMO-Ketten (unteres Panel). Bild vergrößern
Abbildung 1 SUMO-Konjugation wird durch E1-, E2- und E3-Enzyme geregelt (oberes Panel). Dabei trägt die E2 (Ubc9) Sumoylierung zur Regulation der SUMO-Konjugation bei: in Säugetieren wird Ubc9 an Lysine 14 verändert und dies trägt zur Substratauswahl bei (mittleres Panel); in Hefepilzen wird Ubc9 an Lysine 153 modifiziert. Dies inaktiviert das Enzym und verwandelt es in einen Co-Faktor für den Aufbau von SUMO-Ketten (unteres Panel). [weniger]

In Säugerzellen fanden wir heraus, dass die N-terminale Ubc9 Sumoylierung die Bindung mit ausgewählten Substraten, die ein nicht-kovalentes SUMO Interaktionsmotiv (SIM) besitzen stärkt und damit deren Sumoylierung fördert (Knipscheer, Klug et al., Mol Cell 2008, Abb. 1, mittleres Panel). Im Gegensatz dazu resultiert die C-terminale Ubc9 Sumoylierung in Hefepilzen (Saccharomyces cerevisiae) in einer Inaktivierung des E2’s, aber verwandelt es in einen Kofaktor für das unmodifizierte Ubc9. Gemeinsam kooperieren das aktive Ubc9 und das inaktive Ubc9*SUMO beim Aufbau von SUMO-Ketten, die von zentraler Bedeutung für die erfolgreiche Ausbildung des sogenannten synaptonemalen Komplexes (SC) sind, der bei der Reduktionsteilung (Meiose) eine entscheidende Rolle spielt (Klug et al, Mol Cell 2013, Abb. 1, unteres Panel).

 
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