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。     

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。     

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。     

综述: 组蛋白去乙酰化酶的结构及应用

组蛋白赖氨酸乙酰化是目前研究最为广泛和深入的组蛋白翻译后修饰之一,在染色质重塑和基因表达调控等方面发挥重要作用,这种修饰在体内受到组蛋白乙酰化酶和去乙酰化酶的高度动态调控．除了以组蛋白为底物外,组蛋白去乙酰化酶还可以催化多种非组蛋白的去乙酰化,参与多种生命过程的调节．本文围绕四类人源组蛋白去乙酰化酶,综述了其分类依据、结构与功能特点、催化反应的分子机制,以及针对这些组蛋白去乙酰化酶的抑制剂和激动剂的开发和应用等方面的研究进展．     

组蛋白去乙酰化酶的结构及应用

组蛋白赖氨酸乙酰化是目前研究最为广泛和深入的组蛋白翻译后修饰之一,在染色质重塑和基因表达调控等方面发挥重要作用,这种修饰在体内受到组蛋白乙酰化酶和去乙酰化酶的高度动态调控.除了以组蛋白为底物外,组蛋白去乙酰化酶还可以催化多种非组蛋白的去乙酰化,参与多种生命过程的调节.本文围绕四类人源组蛋白去乙酰化酶,综述了其分类依据、结构与功能特点、催化反应的分子机制,以及针对这些组蛋白去乙酰化酶的抑制剂和激动剂的开发和应用等方面的研究进展.     

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.     

组蛋白乙酰基转移酶1在肝癌细胞中介导的蛋白质乙酰化修饰谱分析

赖氨酸乙酰化是重要的蛋白质翻译后修饰之一,广泛存在于细胞的生理和病理过程.组蛋白乙酰基转移酶1(HAT1)作为第一个被鉴定的蛋白ε-氨基赖氨酸乙酰基转移酶,具有介导组蛋白和非组蛋白乙酰化的作用.然而,在肝癌细胞中HAT1介导的乙酰化蛋白质及其修饰位点目前仍不清楚.本研究首先揭示了 HAT1在肝癌组织中呈高表达,并且与预...     

乙酰化修饰调控结核杆菌异柠檬酸裂合酶的研究

目的:探索结核杆菌异柠檬酸裂合酶(ICL)蛋白322位点赖氨酸(Lys322)的乙酰化修饰对蛋白功能的调控作用。方法:构建结核杆菌ICL蛋白原核表达载体p ET28a-icl,并对Lys322位点进行定点突变为精氨酸(Arg,R)和谷氨酰胺(Glu,Q),体外表达纯化获得重组蛋白ICLWT、ICL322R和ICL322Q。通过Western blotting和酶活性测定来揭示Lys322位点突变前后对蛋白的乙酰化修饰水平及蛋白功能的影响。结果:Western blotting检测发现大肠杆菌表达体系获得的ICLWT、ICL322R和ICL322Q蛋白均有较高水平的蛋白赖氨酸乙酰化修饰信号,较ICLWT,ICL322R和ICL322Q突变蛋白的酶活性分别下降了大约50%和70%。结论:在大肠杆菌的表达体系中,ICL蛋白可以获得乙酰化修饰。ICL322Q突变蛋白酶活性的显著下降,揭示Lys322位点乙酰化修饰对ICL蛋白的功能存在负向调控。为未来深入探索赖氨酸乙酰化修饰对结核杆菌代谢,潜伏感染的调控作用奠定了基础。     

板栗疫病菌cpnat基因的功能分析

赖氨酸乙酰化是一种重要的蛋白质翻译后修饰,广泛参与多种生命过程的调节.目前,赖氨酸乙酰化修饰在植物病原真菌——板栗疫病菌中的功能和调节机制尚无报道.本研究克隆了板栗疫病菌的编码乙酰转移酶的cpnat基因,成功构建了cpnat基因的缺失突变体Δcpnat,与野生型菌株相比,板栗疫病菌cpnat基因缺失株生长速率不变,气生...     

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.     

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。     

Ⅱa类组蛋白去乙酰化酶HDACs与糖脂代谢

组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylases,HDACs)可催化组蛋白赖氨酸残基去乙酰化,抑制基因转录,HDACs也可使许多转录因子去乙酰化而调控转录。Ⅱa类HDACs通过胞浆胞核穿梭调控糖脂代谢相关基因的表达,如糖异生相关葡萄糖6磷酸酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、甘油三酯脂肪酶、葡萄糖转运蛋白等。本文主要介绍Ⅱa类HDACs在肝、肌肉组织和脂肪组织糖脂代谢中的作用以及在糖脂代谢紊乱治疗中可能作用的研究进展。     

染色质乙酰化相关BRD蛋白家族

Bromodomain结构域首先在果蝇蛋白质Brahma中发现,折叠模式独特且高度保守,是最早也是截至目前公认唯一可与乙酰化赖氨酸结合的结构域。BRD蛋白通过结合不同的蛋白质或者定位蛋白质到细胞核发挥精细调节作用。BRD蛋白复合物常特异性识别并结合到染色质组蛋白H3/H4特定的乙酰化赖氨酸残基,从而影响靶基因的转录翻译;该蛋白复合物功能异常通常与多种疾病的发生相关联,表明对转录翻译调节有重要意义。但迄今为止,BRD蛋白复合物修饰染色质机理不明,现有研究提示BRD蛋白复合物维持染色质乙酰化状态,也可以与染色质组蛋白其它位点结合,从整体水平增强组蛋白乙酰化精度和效率。     

地中海富盐菌PhaE蛋白乙酰化修饰对其功能的影响

【目的】研究地中海富盐菌PHA合酶(Pha EC)中Pha E亚基乙酰化修饰对其功能的影响,探讨乙酰化修饰对菌体生理代谢的调控作用。【方法】蔗糖密度梯度离心收集PHA颗粒,质谱鉴定颗粒结合蛋白Pha E的乙酰化位点。将乙酰化位点(赖氨酸,K)分别突变为精氨酸(R)(模拟去乙酰化)或谷氨酰胺(Q)(模拟乙酰化),利用同源双交换原理,将突变后的基因原位敲入基因组。以野生型为对照,检测突变对菌体生长、葡萄糖消耗和PHA合成能力的影响。利用Western blot检测PHA颗粒上Pha E的含量,进一步分析乙酰化修饰对蛋白功能的影响。【结果】在Pha E蛋白105位和170位赖氨酸(K)2个位点检测到乙酰化修饰。利用遗传操作系统将突变的基因原位敲入,共得到6种突变株。发酵结果表明,任何一种单突变对菌体生长及PHA合成的影响均不明显。但当2个位点同时突变成精氨酸(K105R/K170R)时,突变株生长及合成PHA的能力均受到明显抑制,2个位点同时突变成谷氨酰胺(K105Q/K170Q)则无明显影响。进一步的Western blot结果表明,突变成精氨酸的双突变株的PHA颗粒上,Pha E蛋白的含量相较于野生型约降低了一半。【结论】Pha E蛋白的去乙酰化能够导致菌株利用葡萄糖合成PHA的能力显著降低,其可能原因是降低了Pha E与PHA颗粒或PHA颗粒上Pha C的结合能力,从而降低了Pha EC合酶的活性。     

酿酒酵母组蛋白乙酰化修饰及其对基因表达的调控

真核生物核小体组蛋白修饰引起染色质重塑(Chromatin remodeling)是表观遗传的重要调控机制.乙酰化修饰(Acetylation modification)是其中一种重要的方式.组蛋白乙酰化修饰位点集中在各种组蛋白N末端赖氨酸残基上.细胞内存在功能拮抗的多种乙酰基转移酶和去乙酰化酶,二者相互竞争,共同调节组蛋白的乙酰化状态,通过影响核小体结构的致密性,并在多种效应分子的参与下,实现对基因的表达调控.以真核模式生物酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)为对象,综述乙酰基转移酶和去乙酰化酶的种类、作用特点以及其基因调控的分子机制等方面的最新研究进展.     

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。     

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。     

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。     

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。     

组蛋白乙酰转移酶GCN5参与调控代谢性疾病的分子机制

GCN5是首个在酵母中被克隆和鉴定的组蛋白乙酰转移酶,属于GCN5相关N-乙酰基转移酶超家族成员,具有赖氨酸乙酰转移酶的活性。GCN5主要分布在细胞核内,由可识别组蛋白乙酰基团的溴结构域和具有催化活性的组蛋白乙酰转移酶结构域及N末端结构域组成,其引起的赖氨酸残基的乙酰化修饰能增强组蛋白与DNA的结合力,进而影响基因的转录,参与调控细胞增殖、分化、细胞周期以及DNA损伤/修复等诸多生物进程。近年的研究发现,GCN5可通过对组蛋白及非组蛋白的乙酰化修饰,参与调控肝糖原合成、脂肪生成和成骨细胞分化等。本文重点就GCN5的分子结构、酶活性及其在糖尿病、肥胖、骨质疏松等不同代谢相关疾病中的作用及其分子机制进行综述,对GCN5调控细胞代谢及活性氧生成的机制进行总结,对靶向GCN5的代谢性疾病的治疗前景进行展望。