[发明专利]调控SENP1磷酸化修饰化合物和SIRT3 SUMO化修饰化合物及其应用

说明书

本发明公开了线粒体中NAD依赖的去乙酰化酶SIRT3的K288位点能够发生SUMO化修饰并调控其活性；同时，SUMO特异性蛋白酶1(SENP1)能够调控SIRT3的SUMO化修饰，从而调控SIRT3参与的线粒体相关的生理及病理过程；SENP1的这一调控作用取决于SENP1S180位点的磷酸化修饰。本发明公开了SENP1‑SIRT3轴的信号调控路径对线粒体代谢，巨噬细胞和T细胞的活化，以及对肿瘤免疫和肿瘤生长的影响，对于与线粒体代谢和肿瘤相关疾病的防治具有重要意义。

技术领域

本发明属于生物医药领域，涉及SENP1磷酸化修饰化合物和SIRT3SUMO化去修饰化合物及其应用，具体涉及SENP1的S180位点的磷酸化修饰以及对线粒体SIRT3的SUMO化修饰的调控在细胞线粒体代谢相关生理和病理中的作用及其应用。

背景技术

线粒体是细胞中重要的能量代谢与参与细胞代谢调控的细胞器。它由外至内可分为外膜、膜间隙、内膜和基质四个区域。在生理和病理情况下，线粒体的数量、形状和细胞内的位置都会发生动态改变，并且这种改变与线粒体的功能有关。近年的研究表明，线粒体的这些改变与细胞线粒体对能量需求、营养供应或代谢改变有关。比如T细胞被抗原刺激分化增殖为效应性T细胞时，线粒体形状通过Fission过程变小和变成球型，而进一步分化为记忆性T细胞时，线粒体形状则通过Fusion变大和变成长型(Buck et al.,2016)。Fission使线粒体变小和变成球形，能够增加线粒体有氧糖酵解、三羧酸循环流(TCA flux)等，这些代谢活性的改变有利于效应性T细胞的分化扩增；而Fusion过程则增加线粒体的脂肪酸的beta-氧化代谢活性，有助于记忆性T细胞(T memory)的成活(Buck et al.,2016)。这些研究说明线粒体的动态变化能够影响到线粒体的代谢、进而影响到细胞的功能。

蛋白质的SUMO修饰是一个动态和可逆的过程(Cheng,et al.2004)。SUMO修饰过程是由活化酶(E1)、接合酶(E2)和连接酶(E3)三个酶相继作用来完成的。被SUMO修饰的靶蛋白现已报道有数百种之多。大多数SUMO修饰的蛋白质位于细胞核内，包括转录因子，转录共调节因子，参与染色质重塑的蛋白和信号转导分子等。SUMO修饰可通过调节这些靶蛋白质的定位、稳定和活性来影响细胞内众多的生物学过程。蛋白质SUMO修饰的调控主要由去SUMO化修饰蛋白酶SENP家族成员所介导的去SUMO化过程来调控。能够发生SUMO修饰的蛋白质主要位于细胞质和细胞膜中，但目前对于线粒体内蛋白能否发生SUMO修饰还未见报道。SENP家族包括6个成员：SENP1-3、SENP5-7(Cheng，2008)。大多数SENP分布在细胞核内，SENP3和SENP5定位于核仁，SENP6遍及整个核质。在它们氨基酸序列的C端是序列高度相似和保守的酶活性区域，而N端序列各异，一般认为它们调控底物特异性。由于SENP是重要的SUMO修饰调节因子，它们的表达或活性高低与底物的SUMO修饰水平密切相关，因而SENP被认为是调控蛋白质SUMO修饰的一个重要调控因子，也是生理和病理情况下作用于蛋白质SUMO修饰的重要靶标(Cheng,et al.2004)。外界信号通过SENP与其底物形成的一个信号调控通路参与对许多细胞生物学活性过程进行调控。但目前对于外界信号如何调控SENP的活性进而影响参与的细胞活性还不甚了解。

Sirtuin家族共有七个成员(SIRT1-7),它依赖NAD+作为辅酶，发挥去乙酰化酶或ADP-核糖基转移酶的活性，参与许多重要生命过程的调控，诸如糖脂代谢、衰老、应激反应、炎症反应、肿瘤和心血管疾病等。其中，SIRT3是一种位于线粒体基质中的去蛋白乙酰化酶(Dittenhafer-Reed et al.，2015)。超过50％的线粒体蛋白包括许多参与代谢过程的酶能够发生乙酰化修饰，乙酰化修饰是线粒体蛋白活性调控的一种重要机制。而SIRT3是这些线粒体蛋白的主要的去乙酰化修饰酶，它能够调控这些线粒体蛋白的乙酰化修饰水平，进而影响其在线粒体中的功能。SIRT3的缺失能使线粒体中ROS增加，与衰老、听力损伤和癌症发生有密切关系。但在生理与病理情况下，如何调控SIRT3的活性及其参与的线粒体代谢过程还不太清楚。

发明内容