芳香族化合物受体(Aryl hydrocarbon receptor, AhR)是一种碱性螺旋-环-螺旋(basic helix-loop-helix, bHLH)-PAS (Per-Arnt-Sim domain, PAS)蛋白。AhR作为一个核受体转录因子在基因表达调控过程中起着非常重要的作用。另外,AhR也广泛地参与了多种细胞内的信号通路,包括核受体信号通路,缺氧诱导因子(hypoxia-inducible factor,HIF)信号通路,p53信号通路以及细胞周期信号通路等。AhR通过对细胞内不同信号通路的调节作用从而影响了细胞的生长,增殖以及分化等过程。另外,AhR与癌症的发生和发展也密切相关,在许多的肿瘤细胞中都发现了AhR的异常表达。AhR作为一个核受体在细胞质中合成后在其配体,即四氯-二苯并-对-二噁英(tetrachlorodibenzo-p-dioxin, TCDD)作用下与AhR核转运蛋白(AhR nuclear transportor, ARNT)结合形成异二聚体并进入到细胞核中。在细胞核中的AhR/ARNT异二聚体能够介导细胞色素p4501A1/1B1(cytochrome p4501A1/cytochrome p4501B1,CyplAl/Cyp1B1)等下游靶基因的表达,从而调控了相应的细胞进程。蛋白质的翻译后修饰对基因的表达调控作用具有重要的作用而SUMO化修饰作为一种重要的翻译后修饰方式对蛋白质的功能有广泛的调节作用,主要包括调节蛋白质的细胞定位,蛋白质之间的相互作用以及蛋白质的活性等方面。本文的主要研究内容就是SUMO化修饰对核受体AhR功能的影响,主要的工作如下：(1)我们发现在乳腺癌细胞系(MCF-7)中内源的AhR能够被类泛素化(Small Ubiquitin-like Modifier, SUMO)修饰,而且在AhR的激动剂TCDD的作用下能够降低AhR的SUMO化修饰水平。在MCF-7细胞中外源转染SUMO的E2结合酶Ubc9后能够显著促进AhR的SUMO化修饰。对AhR的氨基酸序列分析后发现,在其N末端的第63位赖氨酸(K63)和其C末端的第510位赖氨酸(K510)是两个潜在的SUMO化修饰位点。随后,通过Western Blotting实验确定了K63和K510是AhR的两个主要的SUMO化位点。(2)另外,由于SUMO化修饰是一个可逆的过程并且由SUMO特异性蛋白酶(Sentrin-Specific Proteases,SENPs)家族介导的。在本实验中我们通过荧光素酶报告基因实验确定了SENP1是AhR的主要去SUMO化酶,并促进了AhR介导的转录激活过程。(3)TCDD作为核受体AhR的激动剂在AhR信号通路中起着非常重要的调控作用。为了研究AhR在TCDD作用下其SUMO化修饰的变化情况,利用10nM的TCDD处理不同时间的MCF-7后,发现在TCDD的作用下AhR的SUMO化修饰水平逐渐的降低,然而,TCDD对AhR自身的蛋白水平没有显著的影响。另外,我们利用核质分离实验发现TCDD主要降低细胞核内的AhR-SUMO水平并对AhR自身的细胞定位没有显著的影响。(4) SUMO化修饰通常与蛋白质的稳定性密切相关,我们通过对AhR的半衰期研究发现,AhR的SUMO化位点突变体与野生型相比的半衰期明显变短。进一步的研究发现SUMO化修饰对AhR的稳定性的影响通过降低AhR的泛素化水平来实现的。(5)核受体AhR作为一个转录因子,在基因的表达调控过程中起着非常重要的作用。我们发现,在AhR的SUMO化修饰能够抑制AhR的转录活性并具有一定的剂量依赖性,但是对TCDD的激活作用没有显著的影响。本研究主要证实了,AhR的主要SUMO化位点是K63和K510。其中,SENP1作为AhR的去SUMO化酶介导了AhR的去SUMO化过程。另外,研究发现激动剂TCDD能够降低细胞核内AhR的SUMO化修饰水平；而且我们发现SUMO化修饰能够通过抑制AhR的泛素降解通路来提高AhR的稳定性。最后,在乳腺癌细胞中我们发现SUMO化修饰能够抑制AhR的转录活性,这就为进一步的了解乳腺癌发生和发展的分子机制提供了重要的理论基础。