Dokładna kontrola przebiegu cyklu komórkowego w komórkach eukariotycznych opiera się na ścisłej sieci regulacyjnej, która zapewnia, że poszczególne zdarzenia odbywają się w uporządkowany sposób1,2. Jednym z kluczowych graczy w tej sieci jest białko siatkówczaka (Rb), pierwszy sklonowany supresor nowotworu1,3. Uważa się, że białko Rb jest negatywnym regulatorem progresji cyklu komórkowego, szczególnie w przypadku przejścia fazowego G0/G1 do S i wzrostu guza4,5. Niewydolność funkcji Rb albo bezpośrednio prowadzi do najczęstszego nowotworu wewnątrzgałkowego u dzieci, siatkówczaka, albo przyczynia się do rozwoju wielu innych typów raka5. Co więcej, Rb bierze udział w wielu szlakach komórkowych, w tym w różnicowaniu komórek, przebudowie chromatyny i apoptozie za pośrednictwem mitochondriów3,6,7.
Modyfikacje potranslacyjne odgrywają kluczową rolę w regulacji funkcji RB8,9. Jedną z takich modyfikacji jest fosforylacja, która zwykle prowadzi do inaktywacji Rb. W spoczynkowych komórkach G0 Rb jest aktywny przy niskim poziomie fosforylacji. W miarę jak komórki przechodzą przez fazę G0 / G1, Rb jest sekwencyjnie hiperfosforylowany przez szereg kinaz białkowych zależnych od cyklin (CDK) i cyklin, takich jak cyklina E / CDK2 i cyklina D / CDK4 / 6, które dezaktywują Rb i eliminują jego zdolność do tłumienia ekspresji genów związanych z cyklem komórkowym4,10. Rb może być również modyfikowany przez mały modyfikator związany z ubikwityną (SUMO)11,12,13.
SUMO to białko podobne do ubikwityny, które jest kowalencyjnie przyłączone do różnych białek docelowych. Ma kluczowe znaczenie dla różnych procesów komórkowych, w tym regulacji cyklu komórkowego, transkrypcji, lokalizacji i degradacji komórek białek, transportu i naprawy DNA14,15,16,17,18. Szlak koniugacji SUMO składa się z dimerycznego enzymu aktywującego SUMO E1 SAE1 / UBA2, pojedynczego enzymu sprzężającego E2 Ubc9, wielu ligaz E3 i proteaz specyficznych dla SUMO. Ogólnie rzecz biorąc, powstające białka SUMO muszą być przetwarzane proteolitycznie, aby wytworzyć dojrzałą formę. Dojrzały SUMO jest aktywowany przez heterodimer E1, a następnie przenoszony do enzymu E2 Ubc9. Wreszcie, C-końcowa glicyna SUMO jest kowalencyjnie sprzężona z docelową lizyną substratu, a proces ten jest zwykle ułatwiony przez ligazy E3. Białko SUMO może zostać usunięte ze zmodyfikowanego substratu przez specyficzne proteazy. Poprzednie badanie przeprowadzone przez autorów tego artykułu wykazało, że SUMOylacja Rb zwiększa jego wiązanie z CDK2, prowadząc do hiperfosforylacji we wczesnej fazie G1, procesu, który jest niezbędny do progresji cyklu komórkowego13. Wykazaliśmy również, że utrata sumoylacji Rb powoduje zmniejszoną proliferację komórek. Co więcej, niedawno wykazano, że SUMOylacja Rb chroni białko Rb przed obrotem proteasomalnym, zwiększając w ten sposób poziom białka Rb w komórkach19. Dlatego SUMOylacja odgrywa ważną rolę w funkcji Rb w różnych procesach komórkowych. Aby dalej badać funkcjonalne konsekwencje i fizjologiczne znaczenie SUMOylacji Rb, ważne jest opracowanie skutecznej metody analizy statusu SUMO Rb w komórkach ludzkich lub tkankach pacjenta.
SUMOylacja jest odwracalnym, wysoce dynamicznym procesem. W związku z tym zwykle trudno jest wykryć białka modyfikowane SUMO w całkowicie endogennych warunkach. W pracy przedstawiono metodę wykrywania endogennej sumoylacji Rb. Ponadto pokazuje, jak wykryć egzogenną SUMOylację Rb zarówno Rb typu dzikiego, jak i jego mutacji z niedoborem SUMO11. W szczególności Jacobs i in. opisali metodę zwiększania modyfikacji SUMO danego substratu, w szczególności za pomocą SUMOylacji ukierunkowanej na fuzję Ubc9 (UFDS)20. Opierając się na tej metodzie, protokół ten opisuje, jak analizować wymuszoną SUMOylację Rb i jej funkcjonalne konsekwencje. Biorąc pod uwagę, że setki substratów SUMO zostały opisane wcześniej, a bardziej przypuszczalne substraty SUMO zostały zidentyfikowane na podstawie wielu testów opartych na proteomii, protokół ten można zastosować do analizy modyfikacji SUMO tych białek w komórkach ludzkich.