SUMO標簽的由來與發明者
SUMO（Small Ubiquitin-like Modifier）是一類與泛素結構相似的翻譯后修飾蛋白，于1996年在酵母中首次被發現其作用于蛋白的修飾（如 RanGAP1）。研究者進一步發現，從酵母到哺乳動物，在真核細胞中廣泛存在SUMO化修飾，這一發現為SUMO后續的工具化奠定了基礎。
將SUMO用作融合標簽（SUMO-tag），最早是在2004–2005年間由 Malakhov、Butt等人提出，并在大腸桿菌（E.coli）系統中驗證其可增強融合蛋白的表達和可溶性。該技術后來被Life Sensors等公司推廣，并于2009年進一步系統總結了SUMO作為融合標簽在原核和真核表達系統中的應用優勢。
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SUMO標簽成功應用案例
rFGF21 的高效表達與純化
研究用SUMO標簽融合 FGF21，表達于大腸桿菌中，成功顯著提升可溶性——SUMO-FGF21表達量占總蛋白30%，且可溶性超過95%。經SUMO蛋白酶切除標簽后，目標蛋白純度 >96%，展示其在生理活性重組蛋白制備上的巨大潛力。
抗菌肽 Abaecin 的異源表達
為了工業化表達抗菌肽 Abaecin，在質粒構建中使用 6×His-SUMO作為標簽，在原核系統（如 E.coli）中表達，成功提高表達水平和可溶性，且通過 SUMO Protease（特異性酶）切除標簽后，獲得活性片段仍具目標功能。
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SUMO 融合標簽的優勢
SUMO作為蛋白表達融合標簽具有以下突出優勢：
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增強可溶性與表達量：SUMO 幫助目標蛋白正確折疊、減少聚集，提升可溶性與產量。
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擔任分子伴侶角色：提供折疊幫助，類似分子伴侶功能。
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高度耐受性：對高溫、蛋白酶等具有良好穩定性。
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精準剪切：SUMO的三級結構被 SUMO-protease（如Ulp1）識別，實現準確切除；相比于TEV、3C等酶無需留殘基。
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標簽分子量小：比 MBP、GST 更輕，降低對目標蛋白功能的干擾。
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SUMO標簽的未來展望
1.工程 SUMO 標簽以適應真核系統
SUMOstar 是通過理性突變（如 R64T 和 R71E）構建的抗 Ulp1 解旋酶的變體，有望在真核表達系統（如哺乳動物細胞）中使用，避免被內源性 SUMO 蛋白酶切除，可顯著提升哺乳動物細胞中難表達蛋白的產量。
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SUMOstar 是一種針對真核表達系統專門優化的 SUMO 標簽變體，通過引入關鍵點突變，使其能夠耐受內源性 SUMO 蛋白酶的切割，同時保留融合蛋白表達增強與可溶性的優勢。具體內容包括： SUMOstar 標簽承載了 R64T 和 R17E 兩處關鍵點突變，這兩處突變位于 Ulp1結合界面上，可有效破壞與內源性 SUMO 蛋白酶的結合，從而避免在真核細胞中被切除；同時，SUMOstar 本身只能被對應的工程化 SUMOstar 蛋白酶特異性切割。 在昆蟲細胞系統中（如 Sf9 細胞 / Baculovirus 系統），SUMOstar–GFP 融合顯著提升了融合蛋白表達水平，并且幾乎不會被內源性蛋白酶切除，與普通 SUMO–GFP 融合相比效果更優 。 這些理性設計使得 SUMOstar 成為一個適用于真核系統（包括昆蟲細胞、哺乳動物細胞等）的高效融合標簽。 |
2.產業化與平臺整合
未來可望開發出適用于更廣表達系統（包括真核和原核）的“通用SUMO-tag + 配套蛋白酶”商業平臺，進一步提高表達效率、可溶性控制與后續純化便捷性。
參考文獻
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維基百科. SUMO protein [EB/OL]. (最后更新日期: 2025-06-15) [引用日期: 2025-08-09].https://en.wikipedia.org/wiki/SUMO_protein
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