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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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.     

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.     

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。     

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。     

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;     

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;     

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。     

烯醇化酶1多肽共价修饰改变细胞的生长和代谢模式

文章利用斑马鱼胚胎成纤维细胞(PAC2), 研究烯醇化酶1(Enolase1, ENO1)多肽生化功能及其共价修饰的影响。首先体外合成甲基修饰、乙酰修饰、磷酸修饰和未修饰的ENO1多肽, 分别处理PAC2细胞, 然后检测处理细胞CCK-8、胞内外乳酸脱氢酶(Lactate dehydrogenase, LDH)和二磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate, 2-PG)相对含量; 以及线粒体和溶酶体完整性; 同时利用PCR ARRAY试剂盒比较葡萄糖代谢通路变化。结果表明不同修饰的多肽处理后, 细胞增殖, 溶酶体和线粒体形态, 以及糖代谢通路发生了不同程度的改变。为了进一步研究乙酰化修饰ENO1多肽促进细胞增殖的代谢机制, 又将乙酰化修饰的多肽和空白对照处理的PAC2细胞进行转录组测序。转录组分析进一步显示乙酰化修饰的ENO1多肽可以改变糖、脂、蛋白质代谢途径, 并激活与癌症和病毒感染病的KEGG通路。研究结果提示烯醇化酶1的多种生化功能可能是蛋白翻译后不同化学修饰的结果。     

综述与专论：运动与蛋白质酰化修饰的研究进展

除蛋白质乙酰化修饰外，近年来不同类型的酰化修饰被陆续发现。组蛋白赖氨酸的酰化修饰，影响转录作用于表观调节；非组蛋白的酰化修饰，广泛参与细胞分子生物学调控。研究表明，运动一方面调节物质代谢，改变体内代谢小分子水平，为酰化修饰提供丰富的供体；另一方面，运动时剧烈的氧化还原反应和激酶活性的变化，还能改变去酰化酶如sirtuins家族的表达与活性，调控酰化/去酰化修饰的动态平衡，影响生理和病理过程。运动对蛋白质酰化修饰的调节是运动改善代谢、促进健康和防治慢病的新机制。     

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.     

染色质修饰酶在记忆中的作用

学习记忆的形成依赖于转录机制.近年研究发现,染色质修饰在基因表达调节中起重要作用.组蛋白乙酰化和去乙酰化是染色质修饰中最为常见调节方式,参与基因的转录调控.乙酰化可以激活转录,促进记忆的形成.组蛋白去乙酰化酶抑制剂可以增强突触可塑性,改善记忆损伤.因此,对于染色质修饰的深入研究,不仅有助于阐明记忆形成的分子机制,而且对记忆相关疾病的治疗以及新药物研发也具有重要指导意义.本文主要就组蛋白乙酰转移酶调节基因转录以及组蛋白去乙酰化酶抑制剂促进记忆形成的作用机理进行综述.     

泛素化在调控铁死亡中的作用

铁死亡是一种由脂质过氧化驱动的铁依赖性的新的细胞死亡方式,越来越多的证据表明,铁死亡与各种病理状态有关,如神经退行性疾病、糖尿病肾病、癌症等,脂质过氧化驱动的铁死亡可能促进或抑制这些疾病的发生发展,细胞中抗氧化系统通过抑制脂质过氧化在抵抗铁死亡过程中发挥着重要作用。铁死亡的关键通路有以SLC7A11-GPX4为关键分子的氨基酸代谢通路、以铁蛋白或转铁蛋白为主的铁代谢通路,以及脂质代谢通路。铁死亡的发生受到细胞内蛋白质的调节,这些蛋白质会发生各种翻译后修饰,包括泛素化修饰。泛素-蛋白酶体系统（ubiquitin-proteasome system,UPS）是细胞内主要降解系统之一,通过酶促级联反应催化泛素分子标记待降解蛋白,随后由蛋白酶体识别并降解目标蛋白质。UPS根据其降解底物的不同在调节铁死亡的反应中发挥双重作用。UPS通过促进铁死亡关键分子（如SLC7A11、GPX4、GSH）以及抗氧化系统成分（如NRF2）的泛素化降解从而促进铁死亡,也可以通过促进脂质代谢通路中相关分子（如ACSL4、ALOX15）的泛素化降解从而抑制铁死亡。本综述介绍泛素化修饰在调控铁死亡进程中作用的最新研究进展,总结了已发表的关于E3泛素连接酶和去泛素酶调控铁死亡的研究,归纳了泛素连接酶、去泛素酶调控铁死亡的作用靶点,有助于确定人类疾病中新的预后指标,为这些疾病提供潜在的治疗策略。     

RPD3家族成员调控植物发育及环境应答的分子机制

赖氨酸乙酰化是翻译后修饰的主要类型之一,在调节基因表达和蛋白质功能中起关键作用。组蛋白去乙酰化酶(Histone deacetylases,HDACs)负责从组蛋白和非组蛋白的赖氨酸中去除乙酰基。RPD3家族是研究最广的HDACs,文中对拟南芥RPD3家族在多个生长发育过程中的调控机制进行了综述,为深入研究RPD3家族成员调控植物发育的机制提供参考,也为探索HDACs其他家族成员的功能提供较为清晰的研究思路。     

组蛋白去乙酰化酶4与人类疾病北大核心CSCD

组蛋白去乙酰化酶4(histone deacetylase 4,HDAC4)是一类依赖锌的去乙酰化酶,属于Ⅱ类组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylases,HDACs),主要具有去乙酰化酶的活性。HDAC4由去乙酰化酶结构域发挥去乙酰化酶的作用,还具有核定位序列和核输出序列,通过转录后与翻译后水平的修饰可在细胞核和细胞质之间穿梭,进而参与多种调节过程。近年来的研究发现,HDAC4可参与基因的转录调控、细胞凋亡、代谢等诸多生物进程,在多种疾病的发生发展中发挥重要作用。本文主要从HDAC4的结构、去乙酰作用、自身的修饰及其在核浆中的穿梭作用对其进行概述,同时对其在骨关节炎、心血管疾病、肌萎缩性侧索硬化症等不同疾病中的作用、相关的分子机制及组蛋白抑制剂在肿瘤中的应用等方面的研究进展进行综述。