典型案例-酰化修饰

景杰学术/解读

酰化修饰(Acylation)，是蛋白质翻译后修饰的一种，通过对蛋白质在翻译后的化学修饰，从而调节蛋白质的活性、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。

自芝加哥大学赵英明教授团队开创性地发现九种新型赖氨酸酰化修饰(丙酰化、丙二酰化、丁酰化、琥珀酰化、巴豆酰化、2-羟基丁酰化、3-羟基丁酰化、戊二酰化、苯甲酰化等)和相应地鉴定出四百多个组蛋白赖氨酸修饰表观遗传密码以来，赖氨酸酰化修饰已成为整个蛋白质修饰研究的中心事件，逐渐构建出“酰化生物学(Lysine Acylation Biology)”的框架图。

组蛋白的翻译后修饰是表观遗传学研究中的重要一环。组蛋白和DNA缠绕构成核小体，组蛋白的酰化修饰能够调节DNA缠绕的松紧度，从而对基因表达进行调控。对酰化修饰的研究，将代谢过程和表观遗传学衔接起来，极大地丰富对组蛋白密码和表观遗传学机理的认识，

酰化修饰组学通过对不同生理病理状态下生物样本在酰化修饰水平上的定量比较，能够深入揭示PTMs的变化与生命活动的密切联系，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。

应用领域

酰化修饰广泛地存在生物体内，参与代谢调节、表观调控、信号转导等众多细胞生物学过程，与炎症、代谢疾病、肿瘤等疾病密切相关。

综述

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是最常见的酰化修饰类型，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。

乙酰化修饰组学研究主要集中在对细胞转录调控，以及对代谢通路的调控这两个方面，为开发调控代谢的药物提供了新的思路，为揭示包括肿瘤在内的疾病机理提供重要指导意义。

• 细胞转录调控：表观调控、信号转导、代谢疾病、细胞凋亡、肿瘤发生等

• 代谢通路调控：代谢疾病、代谢紊乱

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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。巴豆酰化修饰与生殖调控密切相关，此外也被证实具有维持减数分裂中期性染色体关联基因活性等功能。

主要研究方向

• 生殖发育：巴豆酰化修饰与生殖调控密切相关，在减数分裂后的精子细胞，高丰度集中在性染色体上的睾丸特异性基因。

• 干细胞分化：巴豆酰化修饰和染色质的改变、干细胞分化及体细胞重新编程高度相关

• 肿瘤：肿瘤发生过程中染色质中组蛋白修饰往往发生改变。

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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、代谢疾病、肿瘤等疾病密切相关。

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。

主要研究方向：表观遗传、心血管疾病、代谢疾病、肿瘤、炎症

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现有的研究发现，Khib广泛发生分布于组蛋白上，并对生殖细胞的分化起到重要的调控作用。此外，中国科学院戴俊彪教授等科学家合作研究，揭示了酵母中的二羟基异丁酰化底物谱、关键调控蛋白以及组蛋白H4K8hib在酵母糖平衡过程中的重要作用，相关文章发表在PNAS。上述原创性的成果为进一步深入研究Khib修饰的生物学功能奠定了良好的基础，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。

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