近日，我所生物技术研究部生物分离与界面分子机制研究组（1824组）卿光焱研究员团队和生物分子高效分离与表征研究组（1810组）张丽华研究员、江波副研究员团队合作，在蛋白质SUMO化研究方面取得新进展。合作团队开发了一种基于噬菌体表面展示技术的新型肽基富集技术，为SUMO-1修饰蛋白质组学研究提供了新的工具，弥补了SUMO-1精准富集方法的不足，为揭示SUMO修饰在生物学功能和疾病机制中的作用奠定了基础。
SUMO修饰是细胞内重要的翻译后修饰方式之一，对调控蛋白质的稳定性和功能，以及细胞内信号通路的传导等具有至关重要的作用。SUMO修饰异常与癌症、神经退行性疾病等密切相关，尽管SUMO-2/3修饰的研究已相对深入，SUMO-1这一独特亚型修饰方式，因其低丰度和缺乏特异性富集技术，长期未被充分解析。传统基于抗体的富集方法受到特异性、灵敏度及可重复性的限制，而SUMO-1抗体的稀缺更进一步阻碍了其系统性研究。因此，建立富集鉴定SUMO-1修饰的方法，以及深入理解SUMO介导的细胞过程和其在疾病中的潜在作用至关重要。
本工作中，合作团队采用噬菌体展示技术，精准筛选出针对SUMO-1特异性C端片段的线性和环状肽配体，并结合先进的抗黏附高分子材料，开发了SUMO-1人工富集材料，提出了一种基于新型肽富集技术的组合策略。通过此策略，团队不仅在HeLa细胞中鉴定了1,312个SUMO-1修饰位点，还在阿尔兹海默症（AD）模型小鼠脑组织中鉴定出1,365个修饰位点及991个修饰蛋白，比此前研究的总量提高近10倍。此外，团队发现SUMO-1修饰在AD模型小鼠大脑中存在显著上调现象，为疾病机制相关研究提供了新线索，展示了新型肽富集技术在蛋白质组学中的广阔应用前景。例如，肽配体技术有望应用在SUMO-1靶向药物传递系统、成像探针、蛋白质组学富集材料的优化设计中等。该研究不仅为SUMO-1修饰组学的研究提出了新思路，还为揭示SUMO修饰的生物学意义及其与疾病的关联提供了重要工具。
本研究中卿光焱团队主要负责肽配体的筛选及材料开发工作，张丽华团队主要负责SUMO-1修饰蛋白质组的鉴定与功能解析，通过紧密合作，实现了从方法学开发到疾病机制研究的无缝链接。目前，合作团队已启动全SUMO修饰组学研究，旨在揭示SUMO家族其他成员的生物学功能及其与疾病的关联。
相关成果以“Deciphering endogenous SUMO-1 landscape: a novel combinatorial peptide enrichment strategy for global profiling and disease association”为题，发表在《化学科学》（Chemical Science）上。该工作的第一作者是我所1824组博士后张晓雨和1810组博士研究生钟博文。上述研究工作得到国家自然科学基金、我所创新基金等项目的支持。（文/图 张晓雨）
