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Posttranslationale Modifikationen (PTM) von Proteinen durch Ubiquitin und Ubiquitin-ähnliche Proteine ist von fundamentaler Wichtigkeit für die Funktion, Regulation und Entwicklung von Zellen. Ubiquitin-Modifizierungen erfolgen typischerweise an einzelnen ausgewählten Proteinen. Diese hohe Selektivität wird durch eine Fülle von verschiedenen Ubiquitin-konjugierenden Enzymen und Ligasen ermöglicht. Unklar war bislang, wie Modifizierungen durch das Ubiquitin-verwandte Protein SUMO (SUMOylierung) die Funktion von Proteinen beeinflussen und wie die Selektivität bei diesem Prozess gewährleistet wird. Überraschenderweise sind rund zehn Prozent aller Hefeproteine Substrate der SUMO Modifikation, aber nur ein paar wenige Enzyme sind an diesem Prozess beteiligt. Obwohl die SUMOylierung wichtig für das Überlegen der Zelle ist, bilden Mutanten mit Defizienzen in der SUMOylierung von einzelnen Proteinen keine schädlichen Phänotypen aus. Stefan Jentschs Forschungsgruppe konnte vor kurzem dieses Rätsel lösen: Die Forscher entdeckten, dass statt einzelner Proteine ganze Gruppen von Proteinen das Ziel der SUMOylierung sind („Proteingruppenmodifizierung“). Einzelmodifikationen sind häufig redundant oder additiv, da SUMO als intermolekularer „Klebstoff“ arbeitet, um Proteinkomplexe zu stabilisieren. Daher trifft die traditionelle Ansicht, dass eine einzelne posttranslationale Modifikation an einem Protein für die spezifische Funktion des Proteins verantwortlich ist, kaum auf Modifikationen durch SUMO zu. Ganz anders als bei früheren experimentellen Ansätzen wird die Forschungsgruppe sich jetzt auf die Proteingruppen-SUMOylierung konzentrieren. Dabei untersuchen sie die nötigen Voraussetzungen für die Spezifität, die Induktion und die Terminierung der SUMOylierung. Zunächst entdeckten die Forscher das Konzept der Proteingruppen-SUMOylierung bei Proteinen der homologen Rekombination und der Nukleotid-Exzisionsreparatur. Jetzt wird das Team um Stefan Jentsch das Konzept auf weitere Vorgänge ausweiten, die eine Rolle in der Regulation der Zelle spielen und von medizinischer Wichtigkeit sind.
