Published August 10, 2015
| Version v1
Publication
Open
Biosynthesis of SUMOylated Proteins in Bacteria Using the Trypanosoma brucei Enzymatic System
Creators
- 1. Instituto Tecnológico de Chascomús
- 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 3. National University of General San Martín
Description
Post-translational modification with the Small Ubiquitin-like Modifier (SUMO) is conserved in eukaryotic organisms and plays important regulatory roles in proteins affecting diverse cellular processes. In Trypanosoma brucei, member of one of the earliest branches in eukaryotic evolution, SUMO is essential for normal cell cycle progression and is likely to be involved in the epigenetic control of genes crucial for parasite survival, such as those encoding the variant surface glycoproteins. Molecular pathways modulated by SUMO have started to be discovered by proteomic studies; however, characterization of functional consequences is limited to a reduced number of targets. Here we present a bacterial strain engineered to produce SUMOylated proteins, by transferring SUMO from T. brucei together with the enzymes essential for its activation and conjugation. Due to the lack of background in E. coli, this system is useful to express and identify SUMOylated proteins directly in cell lysates by immunoblotting, and SUMOylated targets can be eventually purified for biochemical or structural studies. We applied this strategy to describe the ability of TbSUMO to form chains in vitro and to detect SUMOylation of a model substrate, PCNA both from Saccharomyces cerevisiae and from T. brucei. To further validate targets, we applied an in vitro deconjugation assay using the T. brucei SUMO-specific protease capable to revert the pattern of modification. This system represents a valuable tool for target validation, mutant generation and functional studies of SUMOylated proteins in trypanosomatids.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يتم حفظ التعديل اللاحق للترجمة باستخدام المعدل الصغير الشبيه باليوبيكويتين (السومو) في الكائنات الحية حقيقية النواة ويلعب أدوارًا تنظيمية مهمة في البروتينات التي تؤثر على العمليات الخلوية المتنوعة. في المثقبية البروسية، عضو في أحد أقدم الفروع في تطور حقيقيات النوى، يعد السومو ضروريًا لتطور دورة الخلية الطبيعية ومن المرجح أن يشارك في التحكم اللاجيني للجينات الحيوية لبقاء الطفيليات، مثل تلك التي تشفر البروتينات السكرية السطحية المتغيرة. بدأت الدراسات البروتينية في اكتشاف المسارات الجزيئية التي تعدلها السومو ؛ ومع ذلك، فإن توصيف العواقب الوظيفية يقتصر على عدد أقل من الأهداف. نقدم هنا سلالة بكتيرية مصممة لإنتاج بروتينات SUMOylated، عن طريق نقل السومو من T. brucei مع الإنزيمات الضرورية لتنشيطها واقترانها. نظرًا لنقص الخلفية في الإشريكية القولونية، فإن هذا النظام مفيد للتعبير عن بروتينات SUMOylated وتحديدها مباشرة في محللات الخلايا عن طريق التكتل المناعي، ويمكن تنقية أهداف SUMOylated في نهاية المطاف للدراسات البيوكيميائية أو الهيكلية. طبقنا هذه الاستراتيجية لوصف قدرة TbSUMO على تشكيل سلاسل في المختبر والكشف عن SUMOylation لركيزة نموذجية، PCNA من كل من Saccharomyces cerevisiae ومن T. brucei. لمزيد من التحقق من صحة الأهداف، قمنا بتطبيق اختبار إزالة الالتصاق في المختبر باستخدام بروتياز T. brucei SUMO المحدد القادر على عكس نمط التعديل. يمثل هذا النظام أداة قيمة للتحقق من صحة الهدف وتوليد الطفرة والدراسات الوظيفية لبروتينات SUMOylated في المثقبيات.Translated Description (French)
La modification post-traductionnelle avec le petit modificateur de type ubiquitine (SUMO) est conservée dans les organismes eucaryotes et joue un rôle régulateur important dans les protéines affectant divers processus cellulaires. Chez Trypanosoma brucei, membre de l'une des premières branches de l'évolution eucaryote, le SUMO est essentiel à la progression normale du cycle cellulaire et est susceptible d'être impliqué dans le contrôle épigénétique de gènes cruciaux pour la survie du parasite, tels que ceux codant pour les glycoprotéines de surface variantes. Les voies moléculaires modulées par SUMO ont commencé à être découvertes par des études protéomiques ; cependant, la caractérisation des conséquences fonctionnelles est limitée à un nombre réduit de cibles. Nous présentons ici une souche bactérienne conçue pour produire des protéines SUMOylées, en transférant SUMO de T. brucei avec les enzymes essentielles à son activation et à sa conjugaison. En raison du manque d'antécédents chez E. coli, ce système est utile pour exprimer et identifier les protéines SUMOylées directement dans les lysats cellulaires par immunoblotting, et les cibles SUMOylées peuvent éventuellement être purifiées pour des études biochimiques ou structurelles. Nous avons appliqué cette stratégie pour décrire la capacité de TbSUMO à former des chaînes in vitro et à détecter la SUMOylation d'un substrat modèle, le PCNA à la fois de Saccharomyces cerevisiae et de T. brucei. Pour valider davantage les cibles, nous avons appliqué un test de déconjugaison in vitro en utilisant la protéase SUMO spécifique de T. brucei capable de renverser le modèle de modification. Ce système représente un outil précieux pour la validation de la cible, la génération de mutants et les études fonctionnelles des protéines SUMOylées dans les trypanosomatides.Translated Description (Spanish)
La modificación postraduccional con el pequeño modificador similar a la ubiquitina (SUMO) se conserva en organismos eucariotas y desempeña importantes funciones reguladoras en proteínas que afectan a diversos procesos celulares. En Trypanosoma brucei, miembro de una de las primeras ramas en la evolución eucariota, el SUMO es esencial para la progresión normal del ciclo celular y es probable que esté involucrado en el control epigenético de genes cruciales para la supervivencia del parásito, como los que codifican las glicoproteínas de superficie variantes. Las vías moleculares moduladas por SUMO han comenzado a descubrirse mediante estudios proteómicos; sin embargo, la caracterización de las consecuencias funcionales se limita a un número reducido de dianas. Aquí presentamos una cepa bacteriana diseñada para producir proteínas SUMOiladas, mediante la transferencia de SUMO de T. brucei junto con las enzimas esenciales para su activación y conjugación. Debido a la falta de antecedentes en E. coli, este sistema es útil para expresar e identificar proteínas SUMOiladas directamente en lisados celulares mediante inmunotransferencia, y las dianas SUMOiladas pueden purificarse eventualmente para estudios bioquímicos o estructurales. Aplicamos esta estrategia para describir la capacidad de TbSUMO para formar cadenas in vitro y para detectar la sumoilación de un sustrato modelo, PCNA, tanto de Saccharomyces cerevisiae como de T. brucei. Para validar aún más las dianas, aplicamos un ensayo de desconjugación in vitro utilizando la proteasa específica de sumo de T. brucei capaz de revertir el patrón de modificación. Este sistema representa una herramienta valiosa para la validación de dianas, la generación de mutantes y los estudios funcionales de proteínas SUMOiladas en tripanosomátidos.Files
journal.pone.0134950&type=printable.pdf
Files
(2.7 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:d9fa6ce40e2f4b4588497ee499e6a8ce
|
2.7 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التخليق الحيوي لبروتينات SUMOylated في البكتيريا باستخدام الجهاز الأنزيمي المثقبي البروسي
- Translated title (French)
- Biosynthèse des protéines SUMOylées dans les bactéries à l'aide du système enzymatique Trypanosoma brucei
- Translated title (Spanish)
- Biosíntesis de proteínas sumoiladas en bacterias utilizando el sistema enzimático Trypanosoma brucei
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W1957725035
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0134950
References
- https://openalex.org/W1666755687
- https://openalex.org/W1803161348
- https://openalex.org/W181873771
- https://openalex.org/W1963773259
- https://openalex.org/W1970061483
- https://openalex.org/W1981243923
- https://openalex.org/W1984007953
- https://openalex.org/W1984405912
- https://openalex.org/W1992373626
- https://openalex.org/W1993287528
- https://openalex.org/W2013108773
- https://openalex.org/W2016011787
- https://openalex.org/W2019437977
- https://openalex.org/W2024182110
- https://openalex.org/W2043927273
- https://openalex.org/W2044109531
- https://openalex.org/W2046414152
- https://openalex.org/W2056018510
- https://openalex.org/W2058788882
- https://openalex.org/W2064686852
- https://openalex.org/W2067371211
- https://openalex.org/W2073534270
- https://openalex.org/W2074896776
- https://openalex.org/W2083507481
- https://openalex.org/W2084117490
- https://openalex.org/W2088354543
- https://openalex.org/W2091244708
- https://openalex.org/W2094827711
- https://openalex.org/W2108423991
- https://openalex.org/W2112441454
- https://openalex.org/W2115214832
- https://openalex.org/W2117912251
- https://openalex.org/W2124411936
- https://openalex.org/W2133825089
- https://openalex.org/W2143381397
- https://openalex.org/W2158385764
- https://openalex.org/W2159624132
- https://openalex.org/W2160938666
- https://openalex.org/W2172298521
- https://openalex.org/W2260416586
- https://openalex.org/W2403400866
- https://openalex.org/W4245657039
- https://openalex.org/W4394118766
- https://openalex.org/W70041852