邹文安
景杰编者按：蛋白质修饰对蛋白质功能的行使至关重要，而除了组蛋白修饰密码以外，其他蛋白上的修饰密码也逐渐被揭示。最新发表在国际知名期刊Cell上的文章发现了组蛋白甲基转移酶SETD2同时能够催化Tubulin的甲基化，并在细胞有丝分裂期间发挥重要作用。这一发现拓展了人们对蛋白质修饰密码调控机制的认识。景杰生物作为全球蛋白质及蛋白质修饰的领跑者，可以提供您从组学筛选到抗体定制的完整蛋白质修饰研究解决方案，为您的科研助一臂之力。
蛋白质修饰可以调节蛋白质的性质和功能，而随着近年来多种新的修饰类型被不断发现，其对蛋白质功能复杂性的影响已经远远超过了人们最初的想象。组蛋白便是其中研究最充分的例子，已经发现的组蛋白上甲基化、乙酰化、巴豆酰化、琥珀酰化等共400多种修饰位点共同构筑了复杂的“组蛋白修饰密码”，在表观遗传和基因表达调控中发挥了重要作用。然而，蛋白质修饰的存在极其广泛存在，起作用和意义绝非仅止于组蛋白表观遗传调控上，近年来微管等其他分子上也被发现存在着大量的修饰调节位点，构筑了多种多样的蛋白质修饰“密码”。
2016年8月，Cell杂志上发表了贝勒医学院Cheryl Walker教授的重量级文章，报道了组蛋白甲基转移酶SETD2同样能够促使微管蛋白甲基化，并影响细胞的有丝分裂过程（图1）。随后，Nature Review Molecular Cell Biology上发表了题为“Extension of the tubulin code”的评论文章，强调了该项工作的重要意义。
图1 SETD2同时影响组蛋白和微管的甲基化
在这篇文章中，作者首先发现了SETD2可以和Tubulin相互作用，进而通过免疫荧光的方式观察到SETD2除了细胞核以外还可以定位到有丝分裂纺锤体上。接下来，通过质谱鉴定和体外实验验证的方式证明了SETD2可以甲基化α-Tubulin的K40位点（图2）。该位点符合SETD2的底物motif，并且与SETD2的已知底物位点H3K36me3位点周围序列相似。
图2 SETD2甲基化α-Tubulin K40位点
为了进一步证明其功能，作者通过一系列实验证明了SETD2会导致有丝分裂期间的Tubulin甲基化，而STED2的缺失会导致多核细胞的比例增加和有丝分裂行为异常（图3）。为了证明STED2影响细胞分裂是通过对微管的直接作用而非由组蛋白表观遗传改变所间接导致的，作者使用STED2 R2510H突变体做了回补实验，发现可以恢复Histone的甲基化但是不能恢复Tubulin的甲基化，同时不能恢复有丝分裂异常的表型。
这篇文章的发现使我们意识到，除了备受关注的Histone表观遗传密码以外，Tubulin等其他蛋白也存在有类似的蛋白质修饰密码。其实小编以为，各种蛋白质修饰的分布和作用是极其广泛的，除了Hisotne、Tubulin等高丰度蛋白以外，其他的各类蛋白质也会有类似的调控机制，而这一片有待开拓的领域正蕴含着巨大的研究空间和机遇。
参考文献
1. Sabari, B. R., Zhang, D., Allis, C. D. & Zhao, Y. Metabolic regulation of gene expression through histone acylations. Nature Reviews Molecular Cell Biology (2016).
2. Park, I. Y. et al. Dual Chromatin and Cytoskeletal Remodeling by SETD2. Cell 166, 950–962 (2016).
3. Strzyz, P. Post-translational modifications: Extension of the tubulin code. Nature Reviews Molecular Cell Biology (2016).