USPL1, a novel SUMO isopeptidase

Abstract

Small Ubiquitin-like Modifiers (SUMO) sind kleine Proteine (10kDa) die kovalent an zahlreiche andere Proteine gebunden werden können um deren Funktion zu regulieren. In Säugetieren gibt es drei Mitglieder in der SUMO Familie (Sumo-1,-2,-3). So wie das Markieren von Proteinen mit SUMO (SUMOylierung), spielt auch das Entfernen von SUMO (DeSUMOylierung) von bestimmten Proteinen eine wichtige Rolle fuer zelluläre Funktionen. Enzyme, die SUMO-markierte Proteine erkennen und in der Lage sind diese Markierung zu entfernen, gehören zur Gruppe der Isopeptidasen. Bisher gibt es nur einige wenige beschriebene Enzyme der Ulp/SENP Familie, die in der Lage sind SUMOylierungen von Proteinen zu entfernen. Charakteristisch fuer die Ulp/SENP Familie ist ihre Cystein-Protease Domaine (C48). In Säugern gibt es nur 6 beschriebene SENP Proteasen, eine erstaunlich geringe Zahl in Anbetracht des grossen Spektrums an Proteinen die durch SUMOylierung reguliert werden. Das Ziel dieser Arbeit war die Identifizierung und Charakterisierung einer neuen SUMO spezifischen Isopeptidase. Mit Hilfe einer FRET-basierten-DeSUMOylierungsreaktion analysierten wir eine Expressionsbibliothek humaner ORFs. Mit diesem Screen konnte eine Reihe bekannter Isopeptidasen gefunden werden, aber keine bisher unbeschriebene Isopeptidase wurde identifiziert. Als Alternative versuchten wir auf biochemischem Weg mit einer speziellen HA-markierten SUMO-Probe (SUMO-Vinylmethylester) neue Isopeptidasen zu isolieren. Neben bekannten Isopeptidasen, identifizierten wir auf diesem Wege auch USPL1 (Ubiquitin Specific Protease Like 1) welches spezifisch mit unserer SUMO-Probe interagierte. USPL1 gibt es in allen Wirbeltieren und Wirbellosen aber nicht in Pilzen, C. elegans und Pflanzen. Darueber hinaus ist USPL1 wichtig in der Zebrafisch Entwicklung.USPL1 gehört zur Ubiquitin Specific Protease (USP) Familie, mit charakteristischer C19 Cystein-Protease Domaine und nicht wie angenommen zur SENP Familie. Nach Exprimierung und Aufreinigung der katalytischen Domaine von USPL1 konnten wir zeigen das USPL1 eine neue SUMO spezifische Isopeptidase, mit hoher Affinität fuer SUMO-2/3 ist. USPL1 zeigt geringere Spezifizität fuer SUMO1 und schneidet auch nicht Ubiquitin. Erste Experimente zur weiteren Charakterisierung von U SPL1 zeigen das USPL1 vermutlich ein Protein im Zellkern ist, und möglicherweise eine Rolle in zellulärem Stress spielt.