蛋白修饰(蛋白质的脂化修饰)

2022-10-03 21:04:44 发布:网友投稿
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蛋白润饰(蛋白质的脂化润饰)

蛋白质的脂化(lip资源网idation)润饰是指脂类分子与蛋白质共价联合,从而转变其构造与功效。很多人将脂化润饰看作一种翻译后润饰(PTM),其实有些脂润饰可以是共翻译进程,如NMT催化的豆蔻酰化等。

与糖基化相比,脂润饰的一个明显特色是多样性,这与两种生物分子的构造特色直接相干。在生化中,糖与脂是处于两个极端的分子。各种糖类构造与性质极其类似,而脂类恰好相反,不同脂类的构造和性质差别极大。

一些常见的脂润饰。Physiol Rev. 2015 Apr; 95(2): 341–376.

例如,各种己糖(脱氧糖除外)都是同分异构体,差异只在于是醛还是酮,以及手性问题。而脂肪酸、胆固醇、萜类和磷脂之间构造完整不同,恐怕最大的共性就是溶解性了。

糖基的构造决议其衔接方法重要就是糖苷键,所以蛋白质糖基化根本都是通过糖苷键。而脂类构造的多样使其与蛋白质的衔接有多种方法。

蛋白质的S-棕榈酰化。EMBO Rep. 2018 Oct; 19(10): e46666.

脂肪酸重要通过其酰基与蛋白相连,包含与氨基形成酰胺键,与羟基形成酯键,与巯基形成硫酯键等。硫酯键是高能键,所以这种衔接不稳固,是罕见的可逆脂润饰,称为蛋白质的S酰化(S-acylation)。

胆固醇中的活性基团只有3位的羟基,通常与蛋白质末端羧基形成酯键。萜类中的双键虽然比拟生动,但不合适与蛋白质衔接。所以异戊二烯化的底物是胆固醇合成的中间物,带有焦磷酸的FPP或GGPP与半胱氨酸的巯基反响,通过硫醚键与蛋白质相连。

蛋白质的异戊二烯化。Themedicalbiochemistrypage

最常见的脂润饰有四种,前面三种都是纯洁的脂类基团,最后一种是糖脂复合物,即糖基磷脂酰肌醇(
glycosylphosphatidylinositol,GPI)锚。它是通过其乙醇胺部分与蛋白质末端羧基形成酰胺键进行衔接的。

磷脂润饰比拟罕见,例如自噬相干蛋白Atg8 / LC3可以被磷脂酰乙醇胺(PE)润饰,这种润饰对于自噬小体双层膜的形成是必不可少的。

一般说来,糖基化重要应用其亲水性,而脂润饰则相反,重要应用其疏水性。脂类基团可以进步蛋白质整体或局部的疏水性,使被润饰的蛋白与相应膜构造更加亲和,或者转变局部构造,从而影响其功效。

不同膜蛋白的S-酰化位点。Physiol Rev. 2015 Apr; 95(2): 341–376.

较大的脂润饰基团,如长链脂肪酸、胆固醇和萜类等,通常用于转变蛋白质整体的疏水性,从而影响其细胞定位和稳固性等。这在膜蛋白和一些信号转导相干蛋白中比拟常见。

例如,很多小G蛋白激活下游信号通路时都是先与膜结资源网合,而这个进程往往涉及异戊二烯化和棕榈酰化等润饰。异戊二烯化的Ras蛋白通过微弱的膜亲和力与高尔基体联合,当它再被棕榈酰化以后,就会分开高尔基体,与质膜联合。

组蛋白赖氨酸酰化种类及散布。Nat Rev Mol Cell Biol. 2017 Feb; 18(2): 90–101.

较小的脂润饰基团一般仅转变局部的疏水性和电荷散布等,从而转变局部构象,进而影响蛋白活性。例如,组蛋白的赖氨酸有多种短链酰化润饰,包含丙酰化、丁酰化、2-羟基异丁酰化、琥珀酰化、丙二酰化、戊二酰化、巴豆酰化和-羟基丁酰化。

这些润饰起侧重要的调控作用。而润饰基团的起源,重要是细胞代谢产物,特殊是脂代谢。所以,脂润饰也是一架桥梁,联通着脂代谢和蛋白质功效,进而影响细胞以至于全部生物体。

蛋白质的脂润饰将脂代谢与蛋白质功效调节接洽起来。Cell Chem Biol. 2018 Jul 19; 25(7): 817–831.

参考文献:

1. Luke H. Chamberlain, et al. The Physiology of Protein S-acylation. Physiol Rev. 2015 Apr; 95(2): 341–376.

2. 钟鸿英等, 蛋白质翻译后脂润饰的构造和功效剖析: 靶向细胞脂信号. 中国科学: 化学, 2013, 43(1): 35-48.

3. Pin‐Joe Ko, et al. Protein palmitoylation and cancer. EMBO Rep. 2018 Oct; 19(10): e46666.

4. Benjamin R. Sabari, et al. Metabolic regulation of gene expression through histone acylations. Nat Rev Mol Cell Biol. 2017 Feb; 18(2): 90–101.

5. Ba资源网oen Chen, et al. Protein lipidation in cell signaling and diseases: function, regulation and therapeutic opportunities. Cell Chem Biol. 2018 Jul 19; 25(7): 817–831.


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