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Dr. Andrea Pichler
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Labor Andrea Pichler

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Die ZNF451-Familie: eine neue Klasse von SUMO-Enzymen

Erst kürzlich ist es uns gelungen, eine neue Klasse von SUMO Enzymen zu beschreiben, die sowohl E3-Ligase als auch E4-Elongase Funktionen besitzen (Abb. 1, oberes Panel). E4-Elongasen sind spezialisierte E3-Enzyme für die Verlängerung von SUMO-Ketten. Wir konnten zeigen, dass ZNF451, ein bisher kaum beschriebenes Zinkfingerprotein, SUMO E3-Ligase-Aktivität besitzt und sehr effizient SUMO2/3-Ketten aufbaut. Detaillierte biochemische Analysen zeigen, dass ZNF451 anders funktioniert als alle bisher bekannten E3-Ligasen, die für die SUMO- und Ubiquitinkonjugation beschrieben wurden: bei ZNF451 erfolgt die Katalyse über ein Tandem-SUMO-Interaktionsmotiv (Tandem-SIM) und dessen interSIM-Region. 

Abbildung 1 Die ZNF451-Familie stellt eine neue Klasse von SUMO-konjugierende Enzymen mit E3- und E4-Enzymaktivitäten dar (oberes Panel). Ein Tandem-SIM und die interSIM Region zeigen die katalytischen Element der Enzyme. E3- und E4-Enzymaktivitäten umfassen verschiedene Substrat-(Akzeptor)-Bindungsschnittstellen (unteres linkes Panel). Die ZNF451 Familie hat vier Familienmitglieder, die die N-terminale katalytische Einheit teilen, sich jedoch hinsichtlich in ihrer substratrekrutierenden C-Termini unterscheiden (unteres rechtes Panel). Bild vergrößern
Abbildung 1 Die ZNF451-Familie stellt eine neue Klasse von SUMO-konjugierende Enzymen mit E3- und E4-Enzymaktivitäten dar (oberes Panel). Ein Tandem-SIM und die interSIM Region zeigen die katalytischen Element der Enzyme. E3- und E4-Enzymaktivitäten umfassen verschiedene Substrat-(Akzeptor)-Bindungsschnittstellen (unteres linkes Panel). Die ZNF451 Familie hat vier Familienmitglieder, die die N-terminale katalytische Einheit teilen, sich jedoch hinsichtlich in ihrer substratrekrutierenden C-Termini unterscheiden (unteres rechtes Panel). [weniger]

Dabei richtet ein SIM das Geber-SUMO (Donor SUMO) aus, während ein zweites SIM ein SUMO in der Rückseite des E2-Enzymes bindet (Scaffold SUMO). Interessanterweise ist diese kurze Tandem-SIM-Region ausreichend, um eine auf der Rückseite des E2-Enzyms verankerte SUMO-Kette (E4-Elongaseaktivität) zu verlängern; ganz im Gegensatz zum Starten der Kette wird die zusätzliche Zinkfingerregion benötigt, um das Starter-SUMO (Scaffold SUMO) zu rekrutieren (E3-Ligasefunktion, Abb. 1, unteres linkes Panel). Vier menschliche Proteine teilen diese E4-Elongasefunktion (Abb. 1, rechtes unteres Feld) und sind in vivo an der durch Stress induzierten globalen Sumo(2,3)lierung nach dem Auslösen eines DNA-Doppelstrangbruchs oder Hemmung des Proteasomes beteiligt (Eisenhardt, Chaugule et al 2015 and Cappadocia et al 2015).

 
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