摘要：来自上海交通大学医学院附属瑞金医院，中科院上海生命科学研究院健康科学研究所等的研究人员发现了一种蛋白修饰在原始造血中的重要作用，这对于了解脊椎动物的造血分子机制具有重要的意义。这一研究成果公布在《血液》（Blood）杂志上。
这项研究由上海交通大学医学院附属瑞金医院陈竺院士、刘廷析研究员等人完成，这一研究组主要研究方向是利用人类疾病脊椎动物模式生物——斑马鱼的生物学、基因组学和遗传学优势，进行造血系统发育与疾病的分子信号传导路径研究，以及探索在活体动物内进行小分子候选药物筛选及其实用性评估等。
造血（Hematopoiesis）贯穿了胚胎发育最起始到最终的过程，也是一种进化上保守的生理过程——从斑马鱼到哺乳动物都需要。这一关键过程的原始造血（primitive hematopoiesis）需要由骨髓生成红细胞。
研究人员发现在这个过程中，一种重要的翻译后蛋白修饰过程：蛋白泛素化修饰起到了不可忽视的作用。研究表明6个小泛素相关修饰因子（small ubiquitin-related modifier）同源基因缺失会导致原始造血中间细胞群中，髓系特异性标记物mpo的急剧增多，和红系骨髓源性祖细胞（myelo-erythroid progenitor cells，MPCs）的特异性标记物gata1的减少。
研究人员还发现一个SUMO-CCAAT结合蛋白α (SUMO-C/ebpα)在维系骨髓细胞和红细胞之间平衡的重要作用，这些研究结果表明了泛素化在早期系谱决定中的作用，从而揭示了脊椎动物原始造血过程中新分子机制。
SUMO（small ubiquitin-related modifier 小泛素相关修饰物）蛋白是近年人们发现的一种类似于泛素的小蛋白，具有与泛素相似的结构，作为翻译后修饰，与蛋白共价连接。已发现的人类的SUMO基因有四个，SUMO-1和SUMO-2/3，SUMO-4。SUMO依次在SUMO活化酶E1（Uba2/Aos1），SUMO结合酶E2（UbcH9）以及E3连接酶的作用下与底物通过异肽键连接。在SUMO复合物完成一定生物学过程后，SUMO在SUMO特异性异肽酶的作用下从底物上脱落。
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Sumoylation of CCAAT/enhancer-binding protein α promotes the biased primitive hematopoiesis of zebrafish
Abstract
Hematopoiesis is evolutionarily conserved from zebrafish to mammals, including both primitive and definitive waves during embryogenesis. Primitive hematopoiesis is dominated by erythropoiesis with limited myelopoiesis. Protein sumoylation, a ubiquitination-like post-translational protein modification, is implicated in a variety of biochemical processes, notably transcriptional repression. We show that loss of SUMO paralogs triggers a sharp up-regulation of the myeloid-specific marker mpo and down-regulation of the erythroid-specific marker gata1 in myelo-erythroid progenitor cells (MPCs) in the intermediate cell mass (ICM) during primitive hematopoiesis. Accordingly, in transgenic zebrafish lines, hyposumoylation expands myelopoiesis at the expense of erythropoiesis. A SUMO-C/ebpα fusion restores the normal myelopoiesis/erythropoiesis balance, suggesting that sumoylation status of C/ebpα contributes to myelo-erythroid lineage determination. Our results thus implicate sumoylation in early lineage determination and point out the possible molecular mechanism underlying the puzzling biased primitive hematopoiesis in vertebrates.
