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蛋白质翻译后修饰（Post-translational modification, PTM）是指蛋白质在翻译后的化学修饰，可调节蛋白质的活性、定位、折叠、以及蛋白与其他生物大分子间（包括蛋白、核酸、脂质等）相互作用，对许多重要的生命活动、疾病发生有重要影响。
越来越多的研究发现，许多重要的生命活动、疾病发生不仅与蛋白质的丰度相关，更重要的是被各类蛋白质翻译后修饰所调控。蛋白质修饰组学通过深入研究蛋白质翻译后修饰水平的变化差异，对揭示生命活动的机理、筛选疾病的临床标志物、鉴定药物靶点等方面具有重要意义。
翻译后修饰参与生命活动示意图
| 方法
| 应用
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|---|
修饰鉴定分析
| 修饰位点鉴定
| 目标蛋白功能挖掘
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定性分析
| 蛋白质修饰谱分析
| 绘制物种修饰谱
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定量分析
| 修饰蛋白质组定量
| 深入分子机制研究
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修饰绝对定量
| 修饰蛋白质组学绝对定量（PRM）
| 蛋白修饰验证
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景杰生物独家提供全面的修饰组学研究，实现在不同生理病理状态下生物样本在翻译后修饰水平上的定量比较，深入揭示PTMs的变化与生命活动的密切联系，成功运用在生物医学基础研究、癌症发生机制、神经退行病等领域。经典修饰类型：磷酸化、乙酰化、泛素化、甲基化、糖基化新型酰化修饰：乳酸化、巴豆酰化、琥珀酰化、丙酰化、二羟基异丁基酰化、苯甲酰化
修饰类型 | 生理机制
| 常见应用 |
磷酸化 | 最广泛的修饰类型，参与酶促反应，介导蛋白质活性与受体来调节和控制蛋白质活力及功能 | 信号转导、细胞凋亡、发育分化、癌症机理、逆境胁迫 |
| 乙酰化 | 研究最充分的酰化修饰类型，参与表观遗传、信号转导、代谢调节、细胞凋亡等生物学过程 | 免疫应答、肿瘤发生、代谢疾病、细胞凋亡 |
泛素化 | 下调蛋白表达的重要修饰类型，介导蛋白质降解，改变蛋白质细胞定位、活性等影响底物功能与活性 | 细胞周期、细胞凋亡、衰老、神经退行性疾病、信号转导 |
甲基化 | 参与基因表达的调控、蛋白质功能的调节以及核糖核酸 (RNA) 加工 | 表观遗传、癌症机理、衰老、神经退行性疾病 |
糖基化 | 形成糖链，影响蛋白质空间构象、活性、运输和定位，血液中丰度最高的修饰类型 | 细胞免疫、信号转导、细胞间通讯、代谢疾病 |
| 巴豆酰化 | Cell 2011年度“五大研究亮点”之一，影响细胞染色质结构或激活核内转录调控因子，调节代谢通路及代谢酶活性 | 表观遗传、肿瘤代谢、DNA损伤修复 |
| 琥珀酰化 | 参与细胞分化、代谢调控、表观遗传、信号转导等生理活动
| 炎症、代谢疾病、肿瘤 |
丙酰化/ 丙二酰 | 能量代谢、抗生素的生物合成、代谢调节和光合作用
| 代谢紊乱疾病、免疫调控 |
| 二羟基异丁酰化 | 染色质功能调节
| 表观遗传、糖酵解代谢途径
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苯甲酰化
| 2018年首次发现，参与转录调控、染色质功能调节
| 表观遗传、代谢调控
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乳酸化
| 2019年首次发现，调控癌症和炎症等 | 肿瘤发生发展、炎症、代谢调控 |
磷酸化修饰是一种广泛存在的翻译后修饰类型，细胞内有超过30%的蛋白质发生磷酸化修饰。因此磷酸化修饰是调节和控制蛋白质活力和功能的最基本、最普遍，也是最重要的机制。磷酸化参与各种生理和病理过程，调控细胞的增值、发育、分化、凋亡等生命活动，广泛运用在信号转导通路、细胞凋亡、发育分化、癌症机理等研究领域。乙酰化修饰是最常见的酰化修饰类型，是指在乙酰基转移酶的催化下，把如乙酰辅酶A的乙酰基团转移并添加在蛋白质赖氨酸残基上的过程。乙酰化修饰由乙酰基转移酶（HATs/KATs）和去乙酰化酶（HDACs/KDACs）共同调节，普遍存在于细胞染色质结构以及人的多种代谢酶之中，参与代谢疾病、调控代谢通路以及代谢酶的活性。乙酰化修饰参与了所有主要生物学过程，如基因转录、细胞周期、DNA损伤修复、细胞信号转导等，并且可通过多种机制影响蛋白质功能，包括调节蛋白质稳定性、酶活性与亚细胞定位等，涉及癌症、神经性疾病、代谢疾病等多种人类疾病。
泛素化修饰是指一个或多个泛素分子（Ubiquitin，由76个氨基酸组成的多肽）在一系列特殊的酶作用下，将细胞内的蛋白分类，从中选出靶蛋白分子，并对靶蛋白进行特异性修饰的过程。泛素-蛋白酶体系统介导了真核生物80%~85%的蛋白质降解。除参与蛋白质降解之外，泛素化修饰还参与了细胞周期、增殖、细胞凋亡、分化、转录调控、基因表达、转录调节、信号传递、损伤修复、炎症免疫等几乎一切生命活动的调控。泛素化与肿瘤、心血管等疾病的发病密切相关。因此，作为近年来生物化学研究的一个重大成果，它已然成为研究、开发新药物的新靶点。
生物体内一半以上的蛋白存在糖基化修饰，包括转录因子、糖代谢相关酶类。糖基化修饰影响蛋白质空间构象、活性、运输和定位，广泛参与到细胞间识别、调控、信号转导、免疫应答、细胞转化等生理过程，并且多种疾病的发生发展与其密切相关。
巴豆酰化修饰是在2011年被芝加哥大学赵英明教授研究团队首次发现的新型酰化修饰种类，被Cell 杂志评选为年度表观遗传领域的研究亮点。巴豆酰化修饰是指由巴豆酰基转移酶（HCT）以巴豆酰辅酶A（Cr-coA）为底物将巴豆酰基转移到赖氨酸残基上产生的一种修饰。其在进化上较为保守，通常结合转录活跃的染色质区，在调控基因表达方面发挥着重要作用。巴豆酰化修饰与癌症代谢、DNA损伤修复、干细胞分化、生殖调控等密切相关。
琥珀酰化修饰是指琥珀酰基供体通过酶学等方式将琥珀酰基团共价结合到赖氨酸残基的过程。相比于甲基化和乙酰化，琥珀酰化修饰能够引发更多蛋白质特性的改变。这是由于发生琥珀酰化的赖氨酸基团被赋予2个负电荷，价态从+1变成-1，高于乙酰化（+1到0）和单甲基化（无变化）造成的电荷改变；而且琥珀酰化带来了一个结构更大的基团，对于蛋白质结构和功能能改变更大。琥珀酰化普遍存在于生物中，特别是中心代谢和中间代谢的很多代谢酶都存在琥珀酰化修饰，广泛的参与代谢调节、表观调控、信号传导等众多生物学过程，与炎症、心血管疾病、代谢疾病、肿瘤等疾病密切相关。
丙二酰化修饰是发生在赖氨酸上的一种进化保守的蛋白质翻译后修饰类型，于2011年被首次发现。它的发生依赖于丙二酰辅酶A将丙二酰基团添加到赖氨酸并将其电荷从+1更改为-1。这一变化有可能破坏赖氨酸与其他氨基酸的静电相互作用并改变蛋白质构象，甚至可能影响其与靶蛋白的结合。丙二酰化已经被证实存在于多种代谢途径中，比如脂肪酸合成和氧化，线粒体呼吸和糖酵解等，与二型糖尿病、炎症等密切相关。
二羟基异丁酰化修饰（2-Hydroxyisobutyrylation, Khib）是2014年新发现的一种赖氨酸蛋白翻译后修饰，是一种较高丰度的翻译后修饰类型，在原核生物和真核生物中广泛存在。
去修饰酶：HDAC2、HDAC3、Rpd3p、Hos3p
Khib广泛分布于组蛋白上，并对生殖细胞的分化起到重要的调控作用。此外，Khib与糖代谢、氨基酸合成、糖酵解等生物学过程密切相关，Khib修饰及其调控逐渐成为表观遗传、代谢调控领域的研究热点。
乳酸化修饰是于2019年由芝加哥大学赵英明教授领衔发现的一种新型翻译后修饰类型。研究发现，代谢过程中积累的乳酸可以作为前体物质导致组蛋白赖氨酸发生乳酸化修饰，并参与细菌感染的M1巨噬细胞的稳态调控，调控炎症、癌症等疾病。相关研究成果发表于Nature。
研究领域
乳酸化修饰的发现，为代谢产物乳酸在肿瘤、免疫等领域参与的研究指引了方向。景杰生物作为全球唯一一家拥有乳酸化泛抗体和修饰检测服务的公司，可以助力开展以下方向的研究：
1）调控机制研究：对于催化中间产物lactyl-CoA产生的酶，组蛋白乳酸化修饰的位点特异性功能，以及组蛋白乳酸化修饰的 'writer'、'eraser' 和 'reader' 还有待进一步研究。
2）生理病理功能：乳酸是一种广泛存在的代谢物质，乳酸所介导的新型组蛋白修饰，不论是在DNA损伤修复、肌肉运动等生物学过程，还是炎症、癌症等病理学过程中，都将发挥重要的作用。
（点击进入 - 乳酸化修饰组学文献合辑）
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邹文安