推荐阅读 | 系统总结蛋白质组学在新型PTM发现中的进展及其在肿瘤治疗中的应用

景杰学术/解读

蛋白质翻译后修饰（PTM）是一种动态并且可逆的发生在蛋白质翻译后的化学修饰，是提高生物体内蛋白质种类和功能多样性的重要机制。目前，许多不同的PTM被发现并被发现参与了广泛的细胞过程，在肿瘤、炎症、生殖、代谢紊乱等众多生理病理调控中发挥关键作用。

近日，暨南大学生命科学技术学院何庆瑜、李斌课题组发表题为“Advances of Proteomics in Novel PTM Discovery: Applications in Cancer Therapy”综述，系统总结了目前蛋白质组学在蛋白翻译后修饰、特别是酰化修饰鉴定方面的最新进展，并进一步针对不同种类修饰及其调控因子在肿瘤中的功能角色进行归纳。

PTMs通过调节蛋白质功能在各种生物途径中发挥重要作用。它们被特定的酶催化并附着在蛋白质的氨基酸侧链上，为信号级联转导提供信号。

迄今为止，已鉴定出300多种类型的PTM，根据附加基团的性质分为两大类：化学基团修饰和蛋白质基团修饰。化学基团修饰包括磷酸盐、乙酰基、甲基或琥珀基。这些小分子的附着会使某些蛋白质带电荷，从而改变其理化性质，进而改变蛋白质的构象和功能。蛋白质基团修饰是指与蛋白质侧链共价连接的蛋白质或肽基，如泛素化、SUMO化。

Fig1 根据PTMS的性质和来源对其进行分类

有趣的是，具有化学基团或蛋白质基团的蛋白质修饰似乎在蛋白质功能中起着不同的作用。例如，磷酸化对细胞信号级联放大至关重要。蛋白质乙酰化和甲基化主要参与转录和翻译调节。细胞-细胞和细胞-基质相互作用需要蛋白质糖基化。蛋白质组修饰，如泛素化或SUMO化，提供了蛋白质降解的信号。

高效鉴定修饰新位点、发现新修饰对深入理解蛋白质功能活动及疾病发展有着重要的意义。随着高分辨率质谱蛋白质组学和特异性抗体富集技术的发展，不断有新的修饰种类被发现，特别是一系列新型酰化修饰，如丙二酰化、丙酰化、琥珀酰化、丁酰化、2-羟基异丁酰化、β-羟基丁酰化等发现极大地拓展了人们对于组蛋白密码（histone code）的认识。

作者系统总结了当前肽段富集技术的进展，包括抗体富集技术和化学探针富集技术，着重讨论了几种酰化修饰，如丙二酰化、丙酰化、丁酰化、琥珀酰化、巴豆酰化富集技术的应用及其生物学功能。

Fig2 新型赖氨酸酰化修饰的调控

更重要的是，由于生物体内修饰基团的动态变化是受对应的“Writer”, “Reader”和“Eraser”所调控的，因此，鉴定每种新型的修饰对应的调控者成为蛋白质翻译后修饰领域所要研究的另外一个科学难题。作者总结当前八种酰化修饰对应的调控蛋白（如乙酰化转移酶、去乙酰化酶等）及对应的抑制剂。

Table1 不同赖氨酸酰化修饰的分子功能及调控蛋白