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E3泛素连接酶Smurf1(Smad ubiquitination regulator factor1)是HECT(homologous to E6AP C-terminus)类泛素连接酶Nedd4家族的一员,由一个C2,两个WW以及一个具有催化活性的HECT结构域所构成。Smurf1是在用酵母双杂交筛选Smad1的结合蛋白时被发现的,它能够泛素化降解Smad1和Smad5来负调控BMP信号通路。后续的研究发现Smurf1还在调控胚胎发育、细胞极性、细胞凋亡、上皮—间质细胞转化以及癌细胞的扩散等许多生物学功能中也起着非常重要的作用。
目前,关于Smurf1的研究主要集中在其调控细胞生物学功能方面,而对于其自身活性与水平的调节,以及对底物识别的特异性及调控方面研究得很少。通过蛋白质质谱鉴定,我们发现Smurf1有多个丝/苏氨酸磷酸化位点。本文通过对磷酸化Smurf1的蛋白质激酶以及上游信号的筛选,发现在BMP-7的刺激下,BMP(I)型受体激酶ALK3可以磷酸化Smurf1 WW结构域中第293位的丝氨酸,使其失去和底物Smad1的结合能力,无法泛素化降解Smad1,而对RhoA、MEKK2及Smad5等其他底物的降解没有影响。进一步利用BMP通路的报告基因IBRE进行分析表明:当Smurf1的293位丝氨酸被磷酸化后,明显地减弱其对BMP7信号通路的抑制作用。
因此,本文发现了一个通过磷酸化修饰Smurf1来特异性地改变其对底物Smad1的选择性,从而减弱Smurf1对BMP信号通路抑制作用的分子机制。为进一步了解BMP信号通路调控的分子机理提供了新思路,也为研究不同的生物学和生理状况下外界因素是如何调节Smurf1对底物的识别和活性来实现其在特定条件下的特定的生物学功能提供了重要信息。