{{위키데이터 속성 추적}}
{{기계 번역|날짜=2022-02-13}}
'''S'''mall '''U'''biquitin-like '''Mo'''difier (또는 '''SUMO, 수모''') 단백질은 기능을 수정하기 위해 [[세포|세포의]] 다른 단백질에 [[공유 결합|공유결합으로]] 부착 및 분리되는 작은 [[단백질|단백질군]]이다. 수모화(SUMOylation)은 [[세포핵|핵]] - [[세포기질|세포질]] 수송, [[전사 (생물학)|전사]] 조절, [[세포자살]], 단백질 안정성, 스트레스에 대한 반응, [[세포 주기|세포주기를]] 통한 진행과 같은 다양한 세포 과정에 관여하는 번역 후 변형이다.<ref>{{저널 인용|제목=SUMO: a history of modification|저널=Molecular Cell|날짜=April 2005|권=18|호=1|쪽=1–12|doi=10.1016/j.molcel.2005.03.012|pmid=15808504}}</ref>

SUMO 단백질은 [[유비퀴틴]]과 유사하며 [[유비퀴틴]] 유사 단백질 계열의 구성원으로 간주된다. 수모화(SUMOylation)는 유비퀴틴화(ubiquitination)에 관련된 것과 유사한 효소 캐스케이드에 의해 지시된다. 유비퀴틴과 달리 SUMO는 단백질 [[단백질분해과정|분해]]를 표시(tag)하는데 사용되지 않는다. 성숙한 SUMO는 [[C 말단|C- 말단]]의 마지막 4 개 [[아미노산]]이 절단되어 SUMO의 C- 말단 [[글라이신|글리신]] 잔기와 표적 단백질의 수용체 [[라이신]] 사이에 이소 펩티드 결합을 형성 할 때 생성된다.

SUMO 구성원은 종종 다른 이름을 사용한다. 예를 들어 [[효모]]의 SUMO 동족체는 SMT3 (mif two 3의 억제 자(suppressor))라고 한다. [[인간 게놈|인간게놈]]에서 SUMO 유전자에 대해 여러 가지 [[슈도진|유사유전자 (슈도진, pseudogenes)]]가 보고되어 있다.
[[파일:HSUMO1_1A5R_nmr_ribbons.png|오른쪽|섬네일|300x300픽셀| iMol로 만들어 지고 NMR 구조 인 PDB 파일 1A5R에 기초한 인간 SUMO1 단백질의 구조 도식; 단백질의 중추는 리본으로 표시되어 2 차 구조를 강조함. 파란색의 N- 말단, 빨간색의 C- 말단]]
[[파일:HSUMO1_1A5R_nmr_spheres.png|섬네일|300x300픽셀| 원자를 구체로 나타내는 동일한 구조로 단백질의 모양을 나타냄. 인간 SUMO1, PDB 파일 1A5R]]

== 기능 ==
단백질의 SUMO 변형에는 많은 기능이 있다. 가장 많이 연구된 내용은 단백질 안정성, [[세포핵|핵]] - [[세포기질|세포질]] 수송 및 [[전사 (생물학)|전사]] 조절기능이다. 일반적으로 주어진 단백질의 작은 부분만 수모화(SUMOylated)되어 있으며 이 변형은 탈수모화(deSUMOylating) 효소의 작용에 의해 빠르게 반전된다. 표적 단백질의 수모화(SUMOylation)은 국소부위의 변형이나 결합 상대의 변형등 여러 다양한 결과를 일으키는것으로 알려져있다. RanGAP1 (최초로 확인된 SUMO 기질)의 SUMO-1 변형은 세포질에서 핵 기공 복합체로의 교통(trafficking)으로 이어진다.<ref>{{저널 인용|제목=A novel ubiquitin-like modification modulates the partitioning of the Ran-GTPase-activating protein RanGAP1 between the cytosol and the nuclear pore complex|저널=The Journal of Cell Biology|날짜=December 1996|권=135|호=6 Pt 1|쪽=1457–70|doi=10.1083/jcb.135.6.1457|pmc=2133973|pmid=8978815}}</ref><ref>{{저널 인용|제목=A small ubiquitin-related polypeptide involved in targeting RanGAP1 to nuclear pore complex protein RanBP2|저널=Cell|날짜=January 1997|권=88|호=1|쪽=97–107|doi=10.1016/S0092-8674(00)81862-0|pmid=9019411}}</ref> 니네인 단백질(ninein)의 SUMO 변형은 [[중심체]]에서 [[세포핵|핵]]으로의 이동으로 이어진다.<ref>{{저널 인용|제목=SUMO-1 modification of centrosomal protein hNinein promotes hNinein nuclear localization|저널=Life Sciences|날짜=February 2006|권=78|호=10|쪽=1114–20|doi=10.1016/j.lfs.2005.06.021|pmid=16154161}}</ref> 많은 경우에 전사 조절제의 SUMO 변형은 전사 억제와 관련이 있다.<ref>{{저널 인용|제목=Something about SUMO inhibits transcription|저널=Current Opinion in Genetics & Development|날짜=October 2005|권=15|호=5|쪽=536–41|doi=10.1016/j.gde.2005.07.004|pmid=16095902}}</ref> SUMO-1와 같은 수모 단백질의 유전자 기능정보(GeneRIFs)등을 참고해 정보를 얻을 수 있다.<ref>[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=gene&cmd=Retrieve&dopt=full_report&list_uids=7341 SUMO1 SMT3 suppressor of mif two 3 homolog 1 (S. cerevisiae)]</ref>

인간에는 4가지 확인된 SUMO 형태가 있다. SUMO-1, SUMO-2, SUMO-3 및 SUMO-4. 아미노산 수준에서 SUMO1은 SUMO2와 약 50% 동일하다.  SUMO-2 / 3는 서로 높은 유사성을 보이며 SUMO-1과 구별된다. SUMO-4는 SUMO-2 / 3와 유사하지만 90 번 위치에 글루타민 대신 프롤린이 있다는 점에서 다르다. 결과적으로 SUMO-4는 정상적인 조건에서 처리 및 접합되지 않지만 기아와 같은 스트레스 조건에서 단백질의 변형에 사용된다.<ref>{{저널 인용|제목=A stress-dependent SUMO4 SUMOylation of its substrate proteins|저널=Biochemical and Biophysical Research Communications|날짜=October 2008|권=375|호=3|쪽=454–9|doi=10.1016/j.bbrc.2008.08.028|pmid=18708028}}</ref> 유사 분열(mitosis) 동안 SUMO-2 / 3는 중심체 및 축합 염색체에 국한되는 반면, SUMO-1은 유사 분열 방추(spindle) 및 방추 중간 영역(midzone)에 국한되어 SUMO 파라로그(paralogs)가 포유류 세포에서 뚜렷하게 유사 분열 과정을 조절한다.<ref>{{저널 인용|제목=SUMO-2/3 modification and binding regulate the association of CENP-E with kinetochores and progression through mitosis|저널=Molecular Cell|날짜=March 2008|권=29|호=6|쪽=729–41|doi=10.1016/j.molcel.2008.01.013|pmc=2366111|pmid=18374647}}</ref> 유사 분열 염색체와 관련된 주요 SUMO 접합 물질 중 하나는 유사 분열 동안 SUMO-2 / 3에 의해 독점적으로 변형되는 토포아이소머레이즈 II(topoisomerase II)의 SUMO-2 / 3 접합에서 발생한다.<ref>{{저널 인용|제목=SUMO-2/3 regulates topoisomerase II in mitosis|저널=The Journal of Cell Biology|날짜=November 2003|권=163|호=3|쪽=477–87|doi=10.1083/jcb.200304088|pmc=2173648|pmid=14597774}}</ref> SUMO-2 / 3 변형은 특히 스트레스 반응에 관여하는 것으로 보인다.<ref>{{저널 인용|제목=Functional heterogeneity of small ubiquitin-related protein modifiers SUMO-1 versus SUMO-2/3|저널=The Journal of Biological Chemistry|날짜=March 2000|권=275|호=9|쪽=6252–8|doi=10.1074/jbc.275.9.6252|pmid=10692421}}</ref> SUMO-1과 SUMO-2 / 3는 혼합 사슬을 형성 할 수 있지만 SUMO-1은 SUMO-2 / 3에서 발견되는 내부 SUMO 합의 사이트를 포함하지 않기 때문에 이러한 폴리 SUMO 사슬을 종결시키는 것으로 보인다.<ref>{{저널 인용|제목=In vivo identification of human small ubiquitin-like modifier polymerization sites by high accuracy mass spectrometry and an in vitro to in vivo strategy|저널=Molecular & Cellular Proteomics|날짜=January 2008|권=7|호=1|쪽=132–44|doi=10.1074/mcp.M700173-MCP200|pmc=3840926|pmid=17938407}}</ref> SUMO-1의 세린(Serine) 2는 인산화되어 <nowiki>''</nowiki>변형된' 변형효소'의 개념으로 생각된다.<ref>{{저널 인용|제목=Phosphorylation of SUMO-1 occurs in vivo and is conserved through evolution|저널=Journal of Proteome Research|날짜=September 2008|권=7|호=9|쪽=4050–7|doi=10.1021/pr800368m|pmid=18707152}}</ref>

=== DNA 손상 반응 ===
세포의 [[DNA]]는 정기적으로 DNA 손상 물질에 노출된다. DNA손상 반응 (DDR)은 일반적으로 잠재적으로 해로울 수 있는 손상을 복잡하고 정교한 과정을 통해 처리한다. DNA 손상이 발생하면 SUMO 단백질은 복구관점에서 큰 단백질 복합체의 조립을 촉진하는 분자 접착제 역할을 한다.<ref name="pmid28115630">{{저널 인용|제목=Genome maintenance in Saccharomyces cerevisiae: the role of SUMO and SUMO-targeted ubiquitin ligases|저널=Nucleic Acids Res.|연도=2017|권=45|호=5|쪽=2242–2261|doi=10.1093/nar/gkw1369|pmc=5389695|pmid=28115630}}</ref> 또한 수모화(SUMOylation)은 단백질의 생화학적 활동과 상호작용을 변경시킬 수 있다. 수모화(SUMOylation)는 염기 절제 복구, 핵산 절제 복구, [[비상동말단연결|비상동말단 연결]] 및 상동 재조합 복구의 주요 [[DNA 수선|DNA 복구]] 경로에서 역할을 한다. 수모화(SUMOylation)는 또한 오류가 발생하기 쉬운 트랜스 병변(translesion) 합성을 촉진한다.

== 구조 ==
SUMO 단백질은 작다. 대부분은 약 100개의 [[아미노산]] 길이이고 [[질량]]은 [[원자 질량 단위|12kDa]] 정도이다. 정확한 길이와 질량은 SUMO 구성원마다 다르며 단백질이 어떤 [[생물|생물체]] 유래인지에 따라 다르다. SUMO는 아미노산 수준에서 유비퀴틴 (20 % 미만)과 서열 동일성이 거의 없지만 거의 동일한 구조적 폴드를 가지고 있다. SUMO 단백질은 다른 유비퀴틴 유사 단백질에는 없는 10-25 개의 아미노산의 고유 한 N- 말단을 가지고 있다. 이 N- 말단은 SUMO 체인의 형성과 관련이 있다.<ref name=":0">{{저널 인용|제목=Concepts in sumoylation: a decade on|저널=Nature Reviews Molecular Cell Biology|성=Geiss-Friedlander|이름=Ruth|성2=Melchior|이름2=Frauke|url=https://www.nature.com/articles/nrm2293|날짜=December 2007|권=8|호=12|쪽=947–956|언어=en|doi=10.1038/nrm2293|issn=1471-0080}}</ref>

인간 SUMO1의 구조가 그림으로 묘사되어 있다. SUMO1은 아미노산 사슬의 양쪽 끝 (빨간색과 파란색으로 표시됨)이 단백질의 중심에서 튀어 나와있는 구형 단백질로 표시된다. 구형 코어는 알파 나선과 베타시트로 구성된다. 표시된 다이어그램은 용액 내 단백질의 [[핵자기 공명|NMR]] 분석을 기반으로 한다.

== SUMO 부착 예측 ==
대부분의 SUMO 변형 단백질은 테트라 펩티드 컨센서스 모티프 (tetrapeptide consensus motif) Ψ-KxD / E를 포함하며, 여기서 Ψ는 [[소수성]] 잔기이고, K는 SUMO에 접합된 [[라이신]]이며, x는 모든 아미노산, D 또는 E는 산성 잔기이다. 기질 특이성은 Ubc9 및 각각의 [[반응물|기질]] 모티프에서 직접 파생되는 것으로 보인다. 현재 사용가능한 예측 프로그램은 다음과 같다.

* SUMOplot-SUMO 컨센서스 시퀀스 (SUMO-CS)가 SUMO 연결에 관여할 확률을 예측하기 위해 개발된 온라인 무료 접속가능한 소프트웨어이다.<ref>Gramatikoff K. et al. In Frontiers of Biotechnology and Pharmaceuticals, Science Press (2004) 4: pp.181-210.</ref> SUMOplot 점수 시스템은 1) 관찰된 Ubc9에 결합하는 것으로 나타난 SUMO-CS에 대한 직접적인 아미노산 일치, 2) 유사한 [[소수성|소수성을]] 나타내는 아미노산 잔기로 공통 아미노산 잔기의 치환이라는 두 가지 기준을 기반으로 한다. SUMOplot은 과거에 Ubc9 종속 사이트를 예측하는 데 사용되었다.
* seeSUMO-문헌에서 수집된 데이터로 훈련한 [[랜덤 포레스트]] 및 [[서포트 벡터 머신]]을 사용한다.<ref name="seeSUMO paper">{{저널 인용|제목=Predicting protein SUMOylation sites from sequence features|저널=Amino Acids|날짜=July 2012|권=43|호=1|쪽=447–55|doi=10.1007/s00726-011-1100-2|pmid=21986959}}</ref>
* SUMOsp- PSSM을 사용하여 잠재적인 수모화(SUMOylation) 펩타이드 위치들을 점수화한다. 그것은 ψKXE 모티프를 따르는 부위와 다른 비정규 모티프를 포함하는 비정상적인 수모화(SUMOylation) 부위를 예측할 수 있다.<ref name="SUMOsp paper">{{저널 인용|제목=Systematic study of protein SUMOylation: Development of a site-specific predictor of SUMOsp 2.0|저널=Proteomics|성=Ren|이름=Jian|성2=Gao|이름2=Xinjiao|연도=2009|권=9|호=12|쪽=3409–3412|doi=10.1002/pmic.200800646|pmid=19504496|성3=Jin|이름3=Changjiang|성4=Zhu|이름4=Mei|성5=Wang|이름5=Xiwei|성6=Shaw|이름6=Andrew|성7=Wen|이름7=Longping|성8=Yao|이름8=Xuebiao|성9=Xue|이름9=Yu}}</ref>
* JASSA-SUMOylation 위치 (클래식(classical) 및 반전된(inverted) 공통부위) 및 SIM (SUMO 상호 작용 모티프; SUMO interacting motif)의 온라인 무료 액세스 예측 프로그램. JASSA는 실험적인 수모화(SUMOylation) 사이트 또는 SIM의 정렬에서 파생된 위치 빈도 매트릭스를 기반으로하는 점수 시스템을 사용한다. PDB 파일에서 검색 할 수 있는 2차 구조 요소 및 (, 또는) 관심있는 단백질의 3D 폴드 내에서 쿼리 시퀀스와 일치하는 데이터베이스 적중의 식별 및 후보 사이트의 표현을 포함하여 예측의 더 나은 계산을 하는 기능이 구현되어 있다.<ref name="JASSA paper">{{저널 인용|제목=JASSA: a comprehensive tool for prediction of SUMOylation sites and SIMs|저널=Bioinformatics|날짜=November 2015|권=31|호=21|쪽=3483–91|doi=10.1093/bioinformatics/btv403|pmid=26142185}}</ref>

== SUMO 부착 (수모화; SUMOylation) ==
표적에 대한 SUMO 부착은 유비퀴틴의 부착과 유사하다 (NEDD 8과 같은 다른 유비퀴틴 유사 단백질의 경우와 마찬가지로). SUMO 전구체에는 제거해야하는 일부 추가 아미노산이 있으므로 C- 말단 펩티드는 프로테아제 (인간에서는 SENP 프로테아제 또는 효모의 Ulp1)에 의해 SUMO 전구체에서 절단되어 디 글리신 모티프(di-glycine motif)가 나타난다. 얻어진 SUMO는 이종이량체인 E1 효소 (SUMO Activating Enzyme (SAE))에 결합된다. 그런 다음 접합 효소 (Ubc9) 인 E2로 전달된다. 마지막으로, 소수의 E3 결찰 단백질 중 하나가 이를 단백질에 부착한다. 효모에는 4개의 SUMO E3 단백질, Cst9,<ref>{{저널 인용|제목=SUMO modifications control assembly of synaptonemal complex and polycomplex in meiosis of Saccharomyces cerevisiae|저널=Genes & Development|날짜=August 2006|권=20|호=15|쪽=2067–81|doi=10.1101/gad.1430406|pmc=1536058|pmid=16847351}}</ref> Mms21, Siz1 및 Siz2가 있다. 유비퀴틴화에서 E3는 유비퀴틴을 표적에 추가하는 데 필수적이지만, 실험결과들은 E2가 공통 서열이 존재하는 한 수모화(SUMOylation)에서 충분하다는 것을 시사한다. E3 리가아제는 수모화(SUMOylation)의 효율성을 촉진하는 것으로 생각되며 일부 경우에 수모(SUMO) 접합을 비 합의 모티프에 지시하는 것으로 나타났다. E3 효소는 크게 Mms21 (Smc5 / 6 복합체의 구성원) 및 Pias- 감마 및 HECT 단백질과 같은 PIAS 단백질로 분류 될 수 있다. 인간 게놈의 17번 염색체에서 SUMO2는 여러 가지 중에서도 SUMO1 + E1 / E2 및 SUMO2 + E1 / E2 근처에 있다. 그러나 RanBP2와 같은 일부 E3는 두가지 모두 아니다.<ref>{{저널 인용|제목=The RanBP2 SUMO E3 ligase is neither HECT- nor RING-type|저널=Nature Structural & Molecular Biology|날짜=October 2004|권=11|호=10|쪽=984–91|doi=10.1038/nsmb834|pmid=15378033}}</ref> 최근의 실험적 증거에 따르면 PIAS- 감마는 전사 인자 yy1의 SUMOylation에 필요하지만 아연 링 핑거 (E3 리가제의 기능 도메인으로 식별 됨)와는 독립적이다. 수모화(SUMOylation)는 가역적이며 특정 SUMO 프로테아제에 의해 표적에서 제거된다. 발아 효모에서 Ulp1 SUMO 프로테아제는 핵 기공에 결합되어있는 반면 Ulp2는 핵질이다. 탈수모화(deSUMOylating) 효소의 뚜렷한 원자핵 속 위치(subnuclear localization)는 고등 진핵 생물에서 보존되어있다.<ref>{{저널 인용|제목=Modification in reverse: the SUMO proteases|저널=Trends in Biochemical Sciences|날짜=June 2007|권=32|호=6|쪽=286–95|doi=10.1016/j.tibs.2007.05.002|pmid=17499995}}</ref>

== 탈수모화(DeSUMOylation) ==
SUMO는 기질에서 제거할 수 있으며, 이를 탈수모화(deSUMOylation)이라고 한다. 특정 단백분해효소는 이 절차를 매개한다 (인간의 SENP 또는 효모의 Ulp1 및 Ulp2).<ref name=":0">{{저널 인용|제목=Concepts in sumoylation: a decade on|저널=Nature Reviews Molecular Cell Biology|성=Geiss-Friedlander|이름=Ruth|성2=Melchior|이름2=Frauke|url=https://www.nature.com/articles/nrm2293|날짜=December 2007|권=8|호=12|쪽=947–956|언어=en|doi=10.1038/nrm2293|issn=1471-0080}}</ref>

== 단백질 정제에서의 역할 ==
''대장균(E. coli'' )에서 발현되는 재조합 단백질은 적절하게 접히지 않고, 대신 응집체를 형성하고 봉입체(inclusion body)로 침전된다.<ref>{{저널 인용|제목=Guide to Protein Purification|저널=Methods in Enzymology|성=Burgess|이름=Richard|성2=Deutscher|이름2=Murray|날짜=2009|판=2nd|권=463|쪽=259–282|doi=10.1016/S0076-6879(09)63017-2|pmid=19892177}}</ref> 이러한 불용성은 대장균(''E. coli)에'' 의해 비효율적으로 읽히는 코돈의 존재, 진핵 및 원핵 리보솜의 차이 또는 적절한 단백질 폴딩을 위한 적절한 분자적 샤페론이 부족하기 때문일 수 있다.<ref name="Kuo et al. (2014)">{{서적 인용|url=https://www.researchgate.net/publication/263294849|제목=Protein Affinity Tags. Methods in Molecular Biology (Methods and Protocols)|성=Kuo|이름=Dennis|성2=Nie|이름2=Minghua|날짜=2014|출판사=Humana Press|위치=New York, NY|쪽=71–80|isbn=978-1-4939-1034-2|성3=Courey|이름3=Albert}}</ref> 이러한 단백질을 정제하기 위해서는 관심 단백질을 SUMO 또는 MBP (말토오스 결합 단백질)와 같은 용해성이 높은 태그와 융합하여 단백질의 용해도를 증가시킬 수 있다. SUMO는 이후에 Ulp1 펩티드분해효소(Ulp1 peptidase)와 같은 SUMO- 특이 프로테아제를 사용하여 관심있는 단백질을 절단할 수 있다.

== 인간 SUMO 단백질 ==
* SUMO1
* SUMO2
* SUMO3
* SUMO4
* [[유비퀴틴|유비퀴틴 (Ubiquitin)]]
* 원핵 유비퀴틴 유사 단백질 (Prokaryotic ubiquitin-like protein)

== 같이 보기 ==
* [[유비퀴틴]]
== 각주 ==
{{각주}}

{{번역 후 변형}}
{{단백질의 일차 구조}}

[[분류:단백질]]
[[분류:번역 후 변형]]