代谢酶乙酰化修饰对新陈代谢的调控

蛋白质的赖氨酸乙酰化修饰可以定义为在蛋白质的赖氨酸残基上添加或移除一个乙酰基团,这个过程是由乙酰化酶和脱乙酰酶调控的.真核生物细胞核内组蛋白和转录因子的可逆乙酰化修饰对基因表达调控的机制早已研究得比较清楚.1996年以来,一些独立的研究也陆续发现,参与到其他生命活动中的蛋白质存在着乙酰化修饰情况,表明乙酰化可能在生命活动中发挥着广泛的调节作用.然而直到2009年,高通量的蛋白质质谱分析技术才使得在蛋白质组水平上研究乙酰化修饰成为可能,并发现蛋白质乙酰化普遍存在.学者们发现,乙酰化修饰是一个在细胞核或细胞质的亚细胞器内广泛存在的翻译后修饰调控机制,可能参与了染色体重塑、细胞周期调控、细胞骨架的大分子运输、新陈代谢等多种生命活动.本文详细总结代谢酶的乙酰化修饰对新陈代谢调控的关键作用,并说明代谢酶的乙酰化修饰是一个从原核生物到真核生物进化上高度保守的调控机制.     

聚焦中国

发现乙酰化作用新机制 乙酰化修饰是蛋白质最主要的修饰方式之一,修饰后的蛋白质可以对细胞内的各类通路进行精确调节与控制。一般认为,乙酰化修饰主要集中在对细胞染色体结构的影响以及对核内转录调控因子的激活方面,但是复旦大学科研人员研究发现,在生理状况下存在着大量非细胞核的蛋白被乙酰化修饰;     

研制首个杀灭HIV的“仿生杀手”

“乙酰化修饰”——即在蛋白质分子链上嫁接上一个乙酰基分子,是蛋白质最主要的修饰方式之一。修饰后的蛋白质可以对细胞内的各类通路进行精确的调节与控制,完成对基因所发出的“指令”的执行过程。复旦大学生物医学研究院分子细胞生物学研究室的赵世民和雷群英等分别研究了乙酰化对蛋白质进行修饰以及对代谢通路进行调控的问题,开辟了代射研究的薪领域。他们鉴定出大量乙酰化化修饰蛋白质,并且首次发现乙酰化普遍能修饰代谢酶,调节代谢通路及代谢酶的活性。     

乙酰化修饰对人非组蛋白稳定性调控功能的最新进展

乙酰化修饰是一种广泛存在于生物体中的可逆性蛋白质翻译后修饰方式,主要发生于蛋白质赖氨酸残基的侧链NH2基团上,最早在组蛋白中发现。乙酰化修饰主要通过修饰组蛋白影响细胞的染色质结构以及激活细胞核内转录因子,从基因组水平来调控细胞的生命活动。随着乙酰化修饰检测技术和生物学研究的发展,发现乙酰化修饰也大量存在于非组蛋白中,并调控蛋白质的功能,进而影响多种生物学过程。其中,乙酰化修饰可以调控非组蛋白的稳定性,使其在细胞中更加稳定和持久地存在,这种调控机制在细胞的生长和分化等过程中具有重要作用,并影响多种疾病的发生发展。该文介绍了乙酰化修饰及其主要的生物学功能,系统总结了乙酰化修饰对人非组蛋白稳定性调控的机制与功能的影响,并介绍了乙酰化修饰调控蛋白质稳定性对疾病发生发展的作用,有助于解析疾病的发生机制,为疾病的治疗提供新的思路和方法。     

植物非组蛋白赖氨酸乙酰化修饰的蛋白质组学研究进展

蛋白质赖氨酸乙酰化是植物中普遍存在的重要蛋白质翻译后修饰过程。过去的研究主要集中在染色体组蛋白的乙酰化修饰及其调控机制。目前,随着定量乙酰化蛋白质组学技术的发展,大量非组蛋白赖氨酸乙酰化修饰被发现,其在植物中存在的普遍性及其生理功能的重要性也随之凸显。非组蛋白赖氨酸乙酰化修饰在植物不同组织、器官和细胞器中大量存在,广泛参与植物生长发育的各种代谢过程的调控,并在植物应答和适应逆境胁迫中发挥作用。综述了近年来植物非组蛋白赖氨酸乙酰化修饰的蛋白质组学研究进展,阐明乙酰化修饰在植物不同组织和亚细胞中的分布特征以及在植物生长发育和逆境胁迫响应中的作用,并阐述乙酰化修饰与其他蛋白质翻译后修饰的交互作用,最后对未来的研究进行展望和讨论。     

原核生物中蛋白质的赖氨酸乙酰化修饰

翻译后修饰(post-translational modification,PTM)可以调节蛋白质的结构、稳定性和功能。作为一种PTM,赖氨酸乙酰化修饰被发现存在于三界生物中,参与了包括中心代谢、转录调控、蛋白质合成、细胞形态、细胞周期、信号通路调控、应激反应、病原微生物感染调控等多个重要的生理学进程。近年来,高分辨率质谱、高亲和泛乙酰化蛋白抗体的富集纯化等多种技术的发展和运用逐渐揭开了原核生物中蛋白质乙酰化修饰的面纱。乙酰化修饰在原核生物中广泛存在,且起着功能调控的作用。现简要介绍蛋白质乙酰化修饰的研究历史和原核生物中乙酰化修饰的调节机制,并重点总结若干已有具体研究的乙酰化修饰蛋白质,探讨原核生物蛋白质乙酰化修饰研究中今后需要解决的问题。     

蛋白质乙酰化修饰在细胞自噬中的作用进展

蛋白质翻译后修饰与细胞自噬的关系是近几年来的研究热点.自噬的发生需要多类蛋白质协同完成.在此过程中,蛋白质的乙酰化修饰对细胞自噬起着十分重要的调节作用.本文就近年来的研究从两个角度进行了总结:一方面总结了蛋白质乙酰化修饰与自噬关系的功能性研究,主要涉及组蛋白、转录因子以及与乙酰辅酶A代谢过程中相关酶的研究进展;另一方面概括了细胞自噬过程中蛋白质乙酰化修饰组学的研究进展.乙酰化酶/去乙酰化酶是蛋白质乙酰化修饰水平的主要调控者,阐明酶与底物的关系将是深入探讨乙酰化修饰与细胞自噬关系的关键所在.这些研究结果必将为揭开细胞自噬机制提供理论基础.     

乙酰化修饰在嗜肺军团菌致病过程中的作用

乙酰化修饰是由乙酰基转移酶、去乙酰化酶介导的可逆的蛋白质翻译后修饰。其中,乙酰基转移酶将乙酰辅酶A的乙酰基团转移至底物蛋白的氨基酸残基,而乙酰基团的去除由去乙酰化酶完成。乙酰化修饰参与许多基本生物学过程的调节作用,越来越多的研究表明,蛋白质乙酰化修饰在病原菌的致病过程中具有重要作用。病原菌,如引起非典型性肺炎的嗜肺军团菌,可以通过分泌具有乙酰基转移酶活性的效应蛋白靶向宿主细胞信号通路的关键蛋白质因子,干扰宿主细胞信号通路及免疫反应。本文主要从嗜肺军团菌的致病机制、乙酰化修饰及乙酰化修饰在病原体致病过程中的调控作用进行综述,突出已知的乙酰化毒力蛋白的例子,并讨论它们如何影响与宿主的相互作用,为理解乙酰化修饰在嗜肺军团菌致病过程中的作用机制提供参考。     

赖氨酸乙酰化在代谢相关疾病中的调控机制

赖氨酸乙酰化是把来自于乙酰CoA的乙酰基团转移到靶蛋白赖氨酸的ε-NH3＋上,是蛋白质翻译后的一种可逆修饰过程,受乙酰基转移酶（HAT／KAT）和去乙酰化酶（HDAC／KDAC）的共同调节。赖氨酸乙酰化通过对细胞内多种蛋白质的修饰调节,可以控制体内多种代谢过程,如调节糖类、脂类、氨基酸、核苷酸及次级代谢物的代谢等.因而,细胞内赖氨酸乙酰化失调,可影响与代谢相关的多种疾病,如肥胖症、糖尿病和心血管疾病等。随着对蛋白质乙酰化研究的深入,发现赖氨酸乙酰化与细胞免疫状态及神经退行性疾病,如阿尔茨海默氏症和亨廷顿综合征等也有关。对近年来赖氨酸乙酰化在代谢调控及与代谢相关疾病如心血管疾病和免疫代谢疾病中的分子调控机制进行综述。     

蛋白质赖氨酸乙酰化修饰对中间代谢的调控研究

生命活动的中间代谢酶存在大量的赖氨酸乙酰化修饰作用,这些在特定位点进行的可逆的赖氨酸乙酰化修饰作用能精确地调控胞内各种代谢路径。因此,对中间代谢酶赖氨酸乙酰化的研究成为了当今热点。对中间代谢酶的乙酰化修饰的研究进展进行综述,并归纳了几种典型的中间代谢酶的可逆乙酰化作用及其乙酰化位点的分布和在中间代谢路径中重要的调控作用,以期为深入研究蛋白质乙酰化修饰提供参考。     

植物病理学领域蛋白乙酰化修饰研究进展

蛋白质乙酰化是一种普遍存在于真核与原核生物中且可逆的翻译后修饰方式,由乙酰基转移酶和去乙酰化酶共同调控,参与了转录、新陈代谢、细胞信号转导、细胞凋亡等多个生物学过程。随着检测技术的不断发展,目前已发现了大量的组蛋白及非组蛋白的乙酰化修饰,对其功能的研究也取得一定的进展。本文从乙酰化修饰研究进程出发,对植物病理学领域,包括植物抗病相关过程、植物病原菌和生防菌三个方面的乙酰化研究进展进行总结归纳,并对今后乙酰化修饰研究所需解决的问题进行了展望和讨论。     

蛋白质乙酰化修饰研究进展

蛋白质乙酰化是一种普遍存在的、可逆而且高度调控的蛋白质翻译后修饰方式,主要发生在蛋白质赖氨酸残基的ε-NH2位。乙酰化的研究历史已达50多年,目前已成为国际上蛋白质领域的研究热点。乙酰化修饰由乙酰基转移酶和去乙酰化酶共同调节,且参与了几乎所有的生物学过程,如转录、应激反应、新陈代谢以及蛋白合成与降解等。近年来,乙酰化修饰的检测技术发展迅速,从已广泛应用的质谱法到新技术如蛋白质芯片的加入,都为深入研究乙酰化提供了强有力的工具。蛋白质乙酰化应用广泛,主要在代谢疾病中发挥着重要的调控作用,而且去乙酰化酶抑制剂已经成为治疗心脏病、糖尿病和癌症等多种疾病的有潜力的试剂。围绕乙酰化的研究历程、功能、检测技术和应用进行了探讨和归纳,并在此基础上进行了展望和讨论。     

抑癌蛋白p53乙酰化修饰的调控网络

p53是细胞内最重要的抑癌蛋白质之一;细胞对p53分子功能的调控主要通过一系列翻译后修饰(PTMs)完成。其中,乙酰化修饰既可在总体水平调控p53的转录活性,又可位点特异性地调控p53依赖的转录选择性,进而精确控制p53在细胞周期阻滞、凋亡、衰老、自噬和代谢等关键生物学过程中的作用。本综述以p53乙酰化修饰研究的时间脉络为轴,首先总结了发生在p53各结构域内乙酰化修饰的建立机制,包括催化p53位点特异性乙酰化发生的乙酰基转移酶,以及各位点乙酰化修饰对p53分子功能调节的机制。其次,本综述总结了参与去除p53乙酰化修饰的关键去乙酰基酶家族,以及这些因子参与调控p53分子功能的生物学意义。同时,本文综述了能够特异性读取p53乙酰化修饰状态的识别蛋白质,以及这些识别蛋白质与p53互作,进而协同调控下游靶基因转录的分子调控网络。此外,本文概述了p53乙酰化修饰与其它类型翻译后修饰之间的“交谈”,以及这些修饰之间通过时空特异互作方式影响p53功能的分子机制。最后,本文基于p53乙酰化修饰,对肿瘤分子医学的研究前景进行讨论与展望。     

组蛋白去乙酰化酶(HDAC)在调节机体能量代谢过程中的作用

蛋白质的乙酰化修饰在基因转录调控过程中发挥着重要作用,组蛋白乙酰化酶(histone acetyl transferases,HATs)和去乙酰化酶(histone deacetylases,HDACs)分别催化蛋白质的乙酰化和去乙酰化修饰反应。HDACs在调节机体能量代谢过程中的重要性已被越来越多的研究所证实,深入理解HDAC各亚型在不同生理及病理状态下的作用将为代谢性疾病的预防和治疗提供新的理论参考。     

赖氨酸乙酰化调控细胞代谢的机制

赖氨酸乙酰化是一种重要的翻译后修饰。细胞内的蛋白质,特别是代谢酶,广泛受乙酰化修饰的调控。乙酰化修饰由乙酰化酶和去乙酰化酶调节,对细胞的物质代谢和能量稳态进行多层次、复杂而又精细的调控。乙酰化酶和去乙酰化酶活性的发挥依赖中间代谢产物,且多种代谢物能够调控乙酰化酶和去乙酰化酶的催化活力。因此,乙酰化修饰是调控细胞代谢的重要机制。此外,乙酰化修饰能够调节自噬和营养物质感受通路,从而调控细胞的物质和能量稳态;乙酰化修饰对组蛋白的调节则能根据细胞的营养状态在表观遗传水平改变基因的表达,使细胞高效地应对不同的营养和压力状态。乙酰化修饰与代谢相关疾病的发生发展具有重要联系,对乙酰化调控的研究将极大增进人们对细胞代谢、表观遗传等生命活动的认识。     

原核生物的蛋白质翻译后修饰

蛋白质翻译后修饰是调节蛋白质生物学功能的关键步骤之一,是蛋白质动态反应和相互作用的一个重要分子基础,同时,它也是细胞信号网络调控的重要靶点.目前,蛋白质翻译后修饰已经成为国际上蛋白质研究的一个极其重要的热点.在原核生物生命活动中,蛋白质的翻译后修饰具有十分重要的作用,如参与细胞信号传导、物质的代谢、蛋白质的降解、致病微生物的致病过程等.综述了经典原核生物蛋白质翻译后修饰的种类、机制和功能,同时介绍了最近发现的原核生物的全局性乙酰化修饰以及结核分枝杆菌中类泛素化修饰.     

组蛋白乙酰化/去乙酰化与基因表达调控

组蛋白是真核生物染色质的主要成分,组蛋白修饰(如甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化等)在真核生物基因表达调控中发挥着重要的作用.在这些修饰中,组蛋白乙酰化/去乙酰化尤为重要.组蛋白乙酰化/去乙酰化可通过改变染色质周围电荷或参与染色质构型重建而影响基因表达;更重要的是组蛋白乙酰化/去乙酰化可形成一种特殊的“密码”,被其它蛋白质识别,影响多种蛋白质因子的活动或与其相互作用,参与到基因表达调控的整个网络中.     

细菌体内乙酰化修饰研究进展

翻译后修饰是指前体蛋白经过一系列加工修饰形成具有多种功能的蛋白质,其可以发生在不同的氨基酸侧链或肽键上,通常是由酶活性介导的.5％的蛋白质组组成的酶介导了超过200多种的翻译后修饰类型,其中乙酰化修饰是一种重要的翻译后修饰途径.乙酰化修饰在真核细胞中被广泛研究,其几乎参与细胞的所有生理活动并且高度保守.最近的很多研究表...     

SUMO在转录中的抑制作用

许多调控基因转录的重要蛋白质能被SUMO (small ubiquitin-related modifier)化修饰,这些蛋白质包括转录因子,转录辅助因子和染色质修饰酶.SUMO化修饰对底物蛋白的活性产生影响,在大多数情况下,与转录活性的抑制有关.最近,对SUMO化调控转录的机制有了新的认识,认为SUMO化的一个重要作用是促进转录因子与转录抑制因子之间的相互作用.另一方面,已经发现转录共抑制因子HDAC (组蛋白去乙酰化酶)可以作为SUMO化的底物、效应因子和调控因子,说明乙酰化和SUMO化之间复杂的相互作用对基因转录调控起着非常重要的作用.     

乙酰化对代谢的调控及其在代谢相关疾病中的作用

赖氨酸的乙酰化修饰是一种进化上高度保守的翻译后修饰机制.乙酰化酶和去乙酰化酶对特定蛋白的乙酰化状态进行动态调控.近年来的质谱研究发现,几乎所有的代谢酶都存在乙酰化修饰,表明乙酰化修饰对细胞代谢具有广泛的调控作用.除在转录水平进行调控外,乙酰化修饰还可以通过改变代谢酶的蛋白间相互作用、蛋白稳定性、催化活力和亚细胞定位等方式,对多种生物学过程如能量代谢、信号转导和氧化应激反应等进行调控.乙酰化对代谢途径的调控与代谢相关疾病如肿瘤、心血管疾病、糖尿病和肥胖等的发生和发展密切相关.本文总结了近年来乙酰化修饰调控代谢的相关研究进展,并着重阐述乙酰化修饰对代谢酶调控的具体分子机制.