近日，大連化學物理研究所生物技術研究部生物分離與界面分子機制研究組(1824組)卿光焱研究員團隊和生物分子高效分離與表征研究組(1810組)張麗華研究員團隊合作，在蛋白質SUMO化研究方面取得新進展，開發了一種基于噬菌體表面展示技術篩選出的環肽修飾的金屬納米離子通道器件，實現了SUMO1蛋白的實時感知與測量，并在監測去SUMO化反應和細胞成像中展現出很好的應用潛力。
蛋白質SUMO化是一種重要的細胞活動調節機制，異常的SUMO化與多種癌癥和神經退行性疾病密切相關，其中去SUMO化作為整個SUMO化循環過程的一部分，也發揮著非常重要的作用。目前，針對去SUMO化的藥物“TAK-981”已進入臨床試驗階段。為了理解SUMO化在疾病進展中的作用，首先需要對SUMO化蛋白進行精準測量。
SUMO蛋白主要分為3種類型，分別為SUMO1/2/3，SUMO2/3具有97%的同源性，而與SUMO1的同源性僅為47%。商業化的SUMO2/3抗體具有很高的識別精度，而SUMO1由于缺乏識別的抗體，目前不能被有效地檢測。因此，開發一種精確、高效、低成本、無標記檢測SUMO化蛋白，以及能用于監測去SUMO化反應的方法十分重要。
本工作中，合作團隊通過噬菌體展示篩選技術得到SUMO1蛋白的親和環肽，并將其修飾到鍍金的錐形納米孔道中，制備出一種功能離子通道器件，通過法拉第電流和跨膜離子電流，將環肽和SUMO1蛋白的結合通過電信號可視化呈現。
借助于對SUMO1蛋白的識別，該離子通道器件能夠監測SENP1酶催化的蛋白去SUMO化反應，并且在細胞成像中進一步證實了環肽優于商業化SUMO1抗體。未來，環肽有望用于開發SUMO1探針、SUMO1靶向藥物釋放系統和藥物設計，以及有助于開發富集材料，推進SUMO1蛋白質組學發展，從而提高對SUMO蛋白，特別是SUMO1在疾病和生理作用中的認識。
相關成果以“A highly sensitive nanochannel device for the detection of SUMO1 peptides”為題，發表在《化學科學》(Chemical Science)上。該工作的第一作者是我所1824組聯合培養碩士研究生秦玥和博士后張曉雨。上述工作得到國家自然科學基金、遼寧省興遼英才計劃、大連化學物理研究所創新特區組啟動基金等項目的支持。(文/圖 秦玥、張曉雨)
