SUMOylierung von NFYA

Abstract

Reversible posttranslationale Modifikation mit Ubiquitin-ähnlichen Proteinen der SUMO-Familie ist ein wichtiger Mechanismus, um Proteine in ihrer Funktion, Aktivität oder Lokalisation zu beeinflussen. Die kovalente Anheftung von SUMO erfordert das Zusammenspiel einer Enzymkaskade von einem E1, einem E2 Enzym und in den meisten Fällen einer E3 Ligase. Interessanterweise ist eine der wenigen bekannten SUMO E3 Ligasen, RanBP2/Nup358, ein Kernporenkomplexprotein. Dies legt eine Verbindung zwischen Kerntransport und SUMOylierung nahe. Um dieser Vermutung nachzugehen, mussten zunächst RanBP2-abhängige SUMO-Substrate identifiziert werden, da zu Beginn der Arbeit noch keine physiologischen RanBP2 Substrate bekannt waren. Dies gelang mit dem Nachweis, dass NFYA, eine Untereinheit des trimeren Transkriptionsfaktors NF-Y, sowohl in vitro als auch in vivo in Abhängigkeit von RanBP2 SUMOyliert wird. Systematische Untersuchungen zur Identifikation der SUMO-Akzeptorstelle im NFYA führten zu dem Schluss, dass möglicherweise alle neun vorhandenen Lysine mit SUMO verknüpft werden können. Eine SUMO-Akzeptorstelle (K283) ist in ein klassisches SUMO Konsensusmotiv eingebettet, weitere Lysine können höchstwahrscheinlich in Abhängigkeit eines SUMO-Interaktions-Motives (SIM) mit SUMO verknüpft werden. Funktionelle Studien zur Bedeutung der SUMOylierung zeigten, dass NFYA nur als Monomer, nicht aber im Komplex mit Importin β oder dem NFYB/C Heterodimer modifiziert werden kann. Nach SUMOylierung ist monomeres NFYA in seiner Fähigkeit zur Komplexbildung deutlich inhibiert. Aufgrund der verschlechterten Interaktion von NFYA mit seinem Importrezeptor sollte anschließend untersucht werden, ob die Modifikation mit SUMO den Import in in vitro Transport-Reaktionen beeinflusst. Hierzu wurden verschiedene YFP-Fusionsproteine hergestellt und deren Importraten verglichen. Interessanterweise konnte ein schnellerer Import von Lysin-freiem, also nicht SUMOylierbarem NFYA im Vergleich zum Wildtypprotein festgestellt werden. Möglicherweise verlangsamt die SUMOylierung den NFYA Proteinimport, indem sie die Bindung an den Importrezeptor beeinträchtigt.