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前列腺癌是影响男性健康的主要疾病之一,SUMO特异性蛋白酶SENP1与前列腺癌的发生和转移等密切相关,但前列腺癌细胞内SUMO修饰底物目前并不清楚。本研究通过计算机虚拟筛选和体外及细胞内酶活性测试,发现小分子化合物SI2是SENP1的抑制剂,同时SI2还能抑制SENP2和SENP3的活性,但对SENP5的活性无明显抑制。SI2作用于前列腺癌PC3细胞,使内源SUMO修饰的底物发生累积,但并不影响SENP1,SENP2和SENP3以及SUMO接合酶UBC9的蛋白水平。SI2不仅能增加内源SUMO修饰底物,也能增加外源转染的Flag-SUMO修饰的底物。我们利用SI2为分子探针结合细胞培养稳定同位素标记氨基酸技术,在PC3细胞内鉴定出900多个潜在的SUMO的底物,其中有231个底物在SI2处理后SUMO化水平升高?1.3倍。我们对此231个蛋白进行信号通路分析,发现它们至少参与到剪切体、蛋白酶体、糖酵解、支链氨基酸的合成、氨基酰-t RNA的生物合成、丙酮酸代谢、支链氨基酸的降解和丙酸代谢等八个通路中。剪切体通路中共富集了20个蛋白,其中HNRNPK,HNRNPM,DDX5是已报道的SUMO底物。同时,我们通过体外SUMO修饰实验验证了此通路中的USP39,HSPA1A和HSPA2是新的SUMO底物。除在体外SUMO反应中能够检测到USP39的SUMO化修饰,在PC3细胞内也能检测到USP39的SUMO化修饰。通过免疫荧光检测,我们发现USP39能够与SUMO1和SUMO2/3共定位。进一步实验发现,USP39的SUMO修饰位点主要集中在RS样结构域,并且第6,16,29,51和73位赖氨酸是其SUMO化修饰的位点。SUMO化对USP39功能具有重要的调节作用,在前列腺癌细胞内过表达野生型USP39(USP39 WT)能够促进细胞的增殖,过表达SUMO修饰位点突变的USP39(USP39 SM),进一步促进了细胞增殖效应。本研究提供了一个先导化合物SI2,为优化和发展SENP特异性的抑制剂提供了结构基础。通过蛋白质组学发现了900多个潜在的SUMO的底物,为认识SENPs在前列腺癌中的作用提供了更多的线索。本研究还发现SUMO对剪切体具有调控作用,并且明确了剪切体因子USP39及其SUMO化对前列腺癌细胞的增殖具有重要作用,为前列腺癌的治疗提供了新的视角和一个潜在的治疗靶点。