| Abstract | Posttranslacijske modifikacije implicirane su u velikom broju bolesti, uključujući kronične mentalne poremećaje. SUMOilacija jest vrsta posttranslacijske modifikacije koja uključuje reverzibilno, kovalentno vezanje SUMO (small ubiquitin-related modifiers) proteina za lizin supstrata. Uloge ove modifikacije su brojne, kao i njezini supstrati, a uključuju razvoj mozga, formaciju sinapsi, kao i maturaciju neurona. Disrupted in Schizophrenia 1 (DISC1) protein također spada u mete SUMOilacije, a kodiran je DISC1 genom, rizičnim faktorom za razvoj bolesti poput shizofrenije, bipolarnog poremećaja te depresije. No, točan mehanizam regulacije ovog proteina još je uvijek nepoznat, dijelom radi manjka informacija o njegovoj strukturi. Usprkos tome, nedavno je otkriveno kako se DISC1 sastoji od četiri prepoznatljive regije nazvane “D”, “I”, “S” i “C”. U ovome smo radu odlučili potvrditi SUMOilaciju DISC1 proteina in vitro, uzevši u obzir njegovu novootkrivenu strukturu. Nadalje, istražili smo dvije moguće mete SUMOilacije, proteine TRIOBP-1 (TRIO F-actin-binding protein 1) i dysbindin 1A, također implicirane u patologiji mentalnih bolesti. Za eksprimiranje novootkrivenih DISC1 regija koje u sebi sadrže potvrđeno mjesto SUMOilacije na lizinu 643 (K643) koristili smo in vitro metodu rekombinantne SUMOilacije. Također, predvidjeli smo moguća mjesta SUMOilacije u proteinima TRIOBP-1 i dysbindin 1A koristeći se in silico metodom predikcije te ih analizirali in vitro. Na temelju priloženih rezultata, predlažemo in vitro SUMOilaciju unutar “S” regije DISC1 proteina. Uz to, daljnjim smo istraživanjem ukazali na postojanje dodatnog SUMOilacijskog mjesta unutar DISC1 sekvence. Također, analizom podataka uočili smo kako i TRIOBP-1 podliježe SUMOilaciji. Ovo je, prema našim saznanjima, prva implikacija TRIOBP-1 proteina kao mete SUMOilacije. Nasuprot tome, dysbindin 1A nije se pokazao metom SUMOilacije. Sveukupno, ovi rezultati predstavljaju dobar temelj za buduća istraživanja povezanosti SUMOilacije s patologijom mentalnih bolesti. |
| Abstract (english) | Post-translational modifications have long been implicated in a range of diseases, including chronic mental illnesses. SUMOylation is a reversible, covalent post-translational modification that involves attachment of small ubiquitin-related modifiers (SUMOs) to lysine residues of numerous target proteins. It has a role in a wide array of cellular processes, including, but not limited to brain development, synapse formation and neuronal maturation. Disrupted in Schizophrenia 1 (DISC1) is a known SUMOylation target. It is encoded by the DISC1 gene, a major risk factor in numerous mental illnesses including schizophrenia, bipolar disorder and major depression. However, the mechanism by which it is regulated is still largely unknown, partly due to a lack of knowledge of the structure of DISC1. Recently, four novel DISC1 regions labelled “D”, “I”, “S” and “C” have been discovered. Here, we set out to confirm DISC1 SUMOylation in vitro, taking its recently discovered domain structure into consideration. Furthermore, we investigated two additional SUMOylation targets, TRIO F-actin-binding protein 1 (TRIOBP-1) and dysbindin 1A, both of which are implicated in pathology of mental illnesses. We used a recombinant SUMOylation assay to express novel DISC1 regions containing the previously reported SUMOylation site at lysine residue 643 (K643). Furthermore, we employed in silico methods to predict possible SUMOylation sites in TRIOBP-1 and dysbindin 1A, then tested them in vitro. In this study, we suggest in vitro DISC1 SUMOylation of K643 within the “S” region. However, our data also implicates the existence of another SUMOylation site within the DISC1 sequence. Furthermore, our results suggest that TRIOBP-1 is prone to SUMOylation, which is, to our knowledge, the first report of such occurrence. Finally, we report negative results on the SUMOylation of dysbindin 1A. Altogether, these results present a solid base for future research of the involvement of SUMOylation in the pathology of mental illnesses. |
