6月19日，國際著名雜志Nature Communications 《自然通訊》在線發(fā)表余健秀課題組最新研究成果"SUMO1 modification of PTEN regulates tumorigenesis by controlling its association with the plasma membrane",。該研究首次發(fā)現(xiàn)了腫瘤抑制蛋白PTEN類泛素化1（SUMO1）修飾可直接介導PTEN膜結(jié)合的重要生化現(xiàn)象,，并據(jù)此闡釋了經(jīng)典PTEN-PI3K-AKT信號通路的最新分子機制。
PTEN是一個非常重要的腫瘤抑制蛋白,，能通過有效拮抗PI3K-AKT信號傳導通路阻止腫瘤的發(fā)生發(fā)展,。作為脂類磷酸酶，PTEN能將細胞膜上的PIP3去磷酸化生成PIP2,，進而拮抗PI3K介導的細胞生長,、代謝、增殖和存活信號,。因其重要的生物學特性,，長久以來，PTEN一直是細胞生物學,、分子生物學,、腫瘤學等眾多領(lǐng)域的研究熱點。PTEN發(fā)揮其最主要功能（將PIP3轉(zhuǎn)換成PIP2）的條件是須先結(jié)合到細胞膜上,，但生理狀況下,，PTEN主要分布在細胞漿和細胞核內(nèi)，只有某些細胞系在特定條件下可觀察到PTEN蛋白能轉(zhuǎn)運至細胞膜上。多年來,，許多科學家在思考：胞漿內(nèi)的PTEN是如何與細胞膜內(nèi)側(cè)的底物PIP3發(fā)生相互作用的呢,？
余健秀研究員課題組近期解開了該謎題，并由此揭示了經(jīng)典PTEN-PI3K-AKT信號通路的最新分子機制,，即SUMO1化修飾可直接介導PTEN膜結(jié)合,，并快速將PIP3轉(zhuǎn)換成PIP2，進而抑制PI3K-AKT信號通路及腫瘤的發(fā)生發(fā)展,。在余健秀研究員的精心指導下,，黃建副教授（第一作者）及助理實驗師閆潔（共同第一作者）等首次鑒定出PTEN的一種新型蛋白修飾，即類泛素化修飾（SUMOylation）,，可以發(fā)生在K266 and K254兩個位點上,，這兩個位點均定位于PTEN的C2結(jié)構(gòu)域。體內(nèi)研究結(jié)果也表明,，SUMO1修飾對于PTEN的腫瘤抑制功能是絕對必須的,，且這種修飾直接參與了PTEN與細胞膜內(nèi)側(cè)底物PIP3的相互作用。在取得上述發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上,，張健研究員（共同第一作者）運用計算機模擬了SUMO1 C -末端甘氨酸羧基與PTEN K266 ε-氨基之間形成共價異肽鍵的三維結(jié)構(gòu)分子模型,，分析表明，SUMO1與PTEN通過形成帶正電荷的同一界面,，可增強與帶負電荷磷脂膜的相互結(jié)合,。
余健秀研究員于2009年9月歸國加入上海交通大學基礎(chǔ)醫(yī)學院，目前受聘擔任生物化學與分子細胞生物學系課題組組長,。參與課題研究的還包括上海交通大學醫(yī)學院陳國強,、程金科以及美國UCSD馮根生教授等。該研究項目獲國家科技部,、國家自然科學基金委和上海市科委經(jīng)費支持,。（生物谷Bioon.com）
doi:10.1038/ncomms1919
SUMO1 modification of PTEN regulates tumorigenesis by controlling its association with the plasma membrane
Jian Huang, Jie Yan, Jian Zhang, Shiguo Zhu, Yanli Wang, Ting Shi, Changhong Zhu, Cheng Chen, Xin Liu, Jinke Cheng, Tomas Mustelin, Gen-Sheng Feng, Guoqiang Chen & Jianxiu Yu
The membrane association of the tumour suppressor phosphatase and tensin homologue (PTEN) is required to oppose the phosphatidylinositol-3-kinase/AKT pathway by dephosphorylation of phosphatidylinositol-3,4,5-triphosphate (PIP3). How cytosolic PTEN interacts with its main substrate, PIP3, localized at the inner face of plasma membrane remains unclear. Here we show that PTEN is covalently modified by SUMO1 at both K266 and K254 sites in the C2 domain of PTEN. SUMO1 modification at K266 located in the CBR3 loop, which has a central role in PTEN membrane association, mainly facilitates cooperative binding of PTEN to the plasma membrane by electrostatic interactions. This results in the downregulation of the phosphatidylinositol-3 kinase/AKT pathway and consequently, suppression of anchorage-independent cell proliferation and tumour growth in vivo. Our data demonstrate a molecular mechanism whereby SUMO1 modification is required for PTEN tumour suppressor function by controlling PTEN membrane association and regulation of the phosphatidylinositol-3 kinase/AKT pathway.
