本项发明涉及生物技术领域,特别是一种新型SUMO-Luc探针及其合成方法和应用。该探针分子式为SUMO-C17,旨在通过SUMO化修饰捕获技术,为生物研究提供高效工具。
背景技术
乳腺癌严重威胁着人类的生命和健康,是女性发病率最高的癌症。也是当今世界人类疾病中最常见的发病和死亡原因之一,因此乳腺癌的防治已是世界性的保健问题,是世界卫生组织重点防治的疾病。
目前,乳腺癌的发病机理还不完全清楚,尚无有效预防措施。众所周知,大多数癌症包括乳腺癌的发生、发展是一个慢性的病理变化过程,目前所用乳腺癌的诊断方法只能诊断出瘤体已长到一定体积的癌症,这在许多情况下,已为时过晚。当前乳腺癌的治疗仍以药物治疗、放疗以及手术切除为主,但至今还没有一种行之有效的诊断和治疗方法。手术虽然切除了肿瘤病灶,但也部分甚至全部切除了相应的组织器官,丧失了其正常的功能;而放疗在放射线杀伤肿瘤细胞的同时,也对机体正常组织细胞产生了损伤作用,很大程度限制了肿瘤治疗;药物治疗由于疗效不强和具有较强的毒副作用,而给患者遭成了极大的生理和心理创伤。和其他癌症一样,乳腺癌的有效预防和治疗也有待于弄清和阐明乳腺癌的发病机理和如何发现进行早期诊断,因此乳腺癌的早期检测显得尤为重要。
小泛素相关修饰物(small ubiquitin-related modifier,SUMO)化修饰是一种重要的动态可逆性蛋白质翻译后修饰,从发现至今已有20余年。迄今已经有超过3000种的SUMO化修饰的蛋白质被发现确认,并且SUMO化修饰对靶蛋白的功能具有重要的调节作用,如基因转录调控、蛋白质稳定性、信号转导、细胞亚定位、酶活性、细胞周期调节、细胞分化等。目前,在哺乳动物中,已经鉴定出4种不同的SUMO蛋白亚型,分别是SUMO-1、SUMO-2、SUMO-3和SUMO-4,SUMO分子在E1活化酶、E2结合酶和E3连接酶的参与下,其C端的双Gly与靶蛋白上赖氨酸侧链ε-NH2通过异肽键共价结合,调控底物蛋白的结构与功能。例如,PTEN(phosphatidylinositol-3,4,5-trisphosphate-3-phosphatase)蛋白的第254、266和289位的赖氨酸残基可以被SUMO-1和SUMO-2修饰,下调PI3K/AKT通路,进而抑制细胞的增殖和肿瘤的生长。p53的SUMO化修饰发生在第386位的赖氨酸残基上,并且PIAS(proteininhibitor of activated STATs)家族成员可以增强p53的稳定性,同时也有研究证实SUMO化能增强p53的转录活性,进而导致细胞凋亡。多个与p53相互作用的蛋白质可以被SUMO化,NF-κB、PTEN等信号通路的核心因子在肿瘤发生发展中的作用至少部分依赖SUMO蛋白的活性。因此SUMO化是未来癌症检测和治疗最有潜力的靶标之一。通过研究相关SUMO荧光探针,了解肿瘤发生发展过程中SUMO化水平的动态变化,能够为肿瘤的早期诊断和治疗开辟新的思路。
蛋白质的SUMO化修饰是一个动态且可逆的过程,去SUMO化过程由去SUMO化酶调控的。去SUMO化酶(DSP)是由一组SUMO特异性蛋白酶家族SENP(Sentrin/SUMO-specificprotease),SENPs能够调控靶蛋白的SUMO化修饰水平及活性,同时其自身的表达或活性也被一些调控因子所调节。因此去SUMO化酶被认为是药物治疗靶标。通过序列比对,发现SENPs均具有200个氨基酸左右的酶活性区域,属于C48半胱氨酸蛋白酶,能够切断SUMO与靶蛋白间的异肽键,根据DSP的这一特性,设计一种靶向DSP活性中心的半胱氨酸的分子探针,能够特异性地识别并共价结合半胱氨酸,而不切断SUMO与靶蛋白间的异肽键,使其不会发生去SUMO化反应。
由于SUMO化修饰是一个动态的过程,因此对于细胞内SUMO化修饰的定位及动态修饰检测非常困难,目前急需要一种检测手段对SUMO化修饰进行精确定位和动态监测。特别是在一些肿瘤细胞中,SUMO化修饰程度的高低与肿瘤的恶性程度及预后密切相关,因此对于SUMO化修饰的细胞定位,定量分析以及动态修饰变化的追踪将有助于恶性肿瘤的诊断和预后评估。
实现思路