PTM 翻译后修饰
蛋白质翻译后修饰简介
蛋 白质 翻 译 后 修 饰 简 介
陈 霞 罗 良煌 （ 江 西 省 泰 和 中 学 ３ ４ ３ ７ ０ ０ ）
摘 要 蛋 白质 翻译后修饰使蛋 白质类 型增 多， 结构更复杂 、 调控 更精确 、 作用更 专一 、 功 能更完善 。本 文对蛋 白质泛素化 、 磷 酸 泛 素化 磷酸化 乙酰化 脂基化 甲基化 糖基化 化、 乙酰化 、 糖基化 、 甲基化 和脂基化 等 ６ 种常见 的蛋 白质翻译后修饰类型及其生物学功能进行概述。 关键 词 蛋 白质 翻译后修饰
１ 蛋白质翻译后修饰的概念
痴呆 、 帕金森症等与蛋 白质泛素化异常有关 ， 当病变神 经细胞 中泛 素 一蛋 白酶 体经 典 途径 出 现 障碍 或 过载 时， 蛋 白质不能及时被降解 ， 导致细胞 内异 常蛋 白质 聚
集， 从 而形成 包涵体引起各类神经变性疾病 ； 泛 素与相 关基因融合表达可增强细胞免疫反应 。
与底物结合 ： 在Ｅ ３的催化作 用下 ， 泛素 ｃ末端 与底物 上 的赖氨酸 ｓ一 氨基结合 ； ④ 降解 ： 泛素 蛋 白最 后被转 运到蛋 白酶体 中完全降解 。 蛋 白质泛 素化对 于细胞 分 化 、 调控、 生 物合 成 、 凋 亡、 免疫应答 和应激 反应 等生理 过程 都起着 很重 要 的 作用 。研究表 明 ， 泛素 一 蛋 白酶体抑 制剂 ＭＧ一１ ３ ２能 够显著抑制 消化道 肿瘤 细胞 的增殖 并诱 导其 凋亡 ， 从
２ ． ３ 乙酰化 蛋 白质 乙酰化是 指蛋 白质 在 乙酰基转
质连接 酶（ Ｅ ３ ） 。泛素化 的过程 大致如 下 ： ①形 素 ｃ末端 的甘氨酸 在
消耗 Ａ Ｔ Ｐ的作用 下 形成 硫脂 键 ； ② 泛素 转 移 ： 连 接在 Ｅ １ 上的泛素被转 移到 Ｅ ２的半 胱 氨酸 的 活性位 点 ； ③
重组蛋白疫苗其它翻译后修饰(氧化、脱酰胺)分析
重组蛋白疫苗其它翻译后修饰（氧化、脱酰胺）分析重组蛋白疫苗是一类不包含完整病原体，并由异源表达系统中生产的特定蛋白质抗原配制而成的一类疫苗。
蛋白质翻译后修饰（PTMs）是指蛋白质在翻译中或翻译后的化学修饰过程，其在细胞分化、蛋白质降解、信号传导和调节过程、基因表达调节以及蛋白质相互作用等许多细胞过程中起着关键作用。
氧化是一种较为常见的重组蛋白疫苗翻译后修饰，主要发生在含有硫的氨基酸上，如半胱氨酸等，这种氧化修饰可能导致重组蛋白疫苗的结构和功能改变，从而影响其治疗效果。
重组蛋白疫苗中天冬酰胺和谷氨酰胺残基的非酶催化脱酰胺作为一种常见的翻译后修饰也时常发生，这种修饰可能会影响蛋白质的结构、稳定性、折叠和聚集等，从而影响重组蛋白疫苗的安全性和有效性，因而也成为重组蛋白疫苗的关键质量属性。
如何测定重组蛋白疫苗的氧化和脱酰胺等翻译后修饰也成为药物质控过程的重要步骤。
对于重组蛋白疫苗的氧化修饰而言，通常通过高效液相色谱（HPLC）和质谱（MS）等分析技术进行检测。
通过比较处理前后的重组蛋白疫苗样本，用HPLC和MS分析含有硫的氨基酸含量的变化，从而确定氧化的程度。
脱酰胺分析方法也类似，质谱分析（LC-MS或LC-MS/MS）具有更高的灵敏度，是检测PTM的“金标准”。
脱酰胺反应导致质量增加，这很容易通过MS检测到。
此外，还可通过2D-毛细管电泳、RP-HPLC等方法检测。
生物制品表征其他翻译后修饰（氧化、脱酰胺）分析示意图。
百泰派克生物科技（BTP），采用CNAS和ISO9001双重认证质量控制体系管理实验室，为客户提供符合全球药政法规的药物质量研究服务。
我们基于Thermo Fisher 的Q ExactiveHF质谱平台，Orbitrap Fusion质谱平台，Orbitrap Fusion Lumos 质谱平台结合Nano-LC，为广大科研工作者提供重组蛋白质药物氧化修饰分析以及脱酰胺修饰分析服务，可以确定重组蛋白样品是否发生氧化修饰以及脱酰胺修饰以及发生修饰的氨基酸位点，并提供包括方法学建立、验证和转让的完整服务。
生物大分子理论201年 硕士生课程 蛋白质翻译后修饰
真核生物蛋白质功能的一种主要调节机制。
特点及其意义
蛋白质翻译后修饰是调节蛋白质生物活性的重 要方式
蛋白质翻译后修饰异常导致人类众多的疾病 蛋白质翻译后修饰是蛋白质组研究的一个重要
内容
1、蛋白质翻译后修饰是调节蛋白生物活性的 重要方式
• MAPK信号通路介导的转录调控
• NF-κB信号通路
• 膜系统-胞核间的信号传导 JAKs and STATs
CREB的转录激活
Protein kinase A and DNA结合蛋白
MAPK信号通路介导的转录调控
MAPK信号通路介导的转录调控
膜系统-胞核间的信号传导 JAKs and STATs
• 组蛋白修饰种类
乙酰化--组蛋白乙酰化能选择性的使某些染色 质区域的结构从紧密变得松散，开放某些基因 的转录，增强其表达水平 。
甲基化-- 发生在H3、H4的 Lys 和 Arg 残基 上，可以与基因抑制有关，也可以与基因的激 活相关，这往往取决于被修饰的位置和程度。
磷酸化-- 发生在Ser 残基，一般与有丝分裂和 凋亡相关。
• 在老年痴呆和其它TAU异常导致的相关疾病中,各种因素(遗传因素、 代谢异常等）导致细胞内信号传导通路异常，磷酸化－去磷酸化之间 的动态平衡被打破，即大脑中某些的磷酸酶如PP2A蛋白水平下调，
继而导致TAU蛋白磷酸化水平升高，称为TAU的超磷酸化 （hyperphosphorylation）；大脑葡萄糖摄取和代谢异常亦可导致
• 全美国约有四百万人被诊断为患有AD 。阿尔茨海默氏病 最常发生在 65 岁以上的人身上；但是，更年轻的人士也 可能患此病。当年龄超过 65 岁后，失智症患者的人数迅 速增加。2019 年，患有中度或重度记忆损伤的人数在 65 至 69 岁人群中为 4%，而在 85 岁以上的老年人中，该比 例则为 36%。在导致 65 岁以上老人死亡的原因中，AD 位居第九。
组蛋白修饰的研究方法
组蛋白修饰的研究方法一、背景许多组蛋白的各种翻译后修饰（PTM （即甲基化，乙酰化，泛素化和SUM 化）发生在赖氨酸位点。
虽然在被覆盖的组蛋白折叠域内发现了少数的修饰位点，但是翻译后修饰在柔韧的N-末端尾部区域却是相当普遍的。
许多组蛋白修饰能够调节染色质结构中重要的功能性变化，并通过直接地改变染色质结构/动态变化或通过招募组蛋白修饰蛋白和/ 或核小体改构复合体来实现。
组蛋白翻译后修饰已经被发现能影响许多基于染色质的反应，包括转录，异染色质的基因沉默和基因组稳定性。
由于能影响到整个转录程序，与基因表达相关的修饰尤其具有特殊意义。
在多种体外模型中，组蛋白翻译后修饰代谢途径的缺陷与基因表达失调有关。
这在某些情况下也与人类疾病相关，并已在免疫缺陷和各种人类癌症中得到验证。
因此, 组蛋白标志物是如何被调节的以及如何影响PTM特异性结合蛋白的相互作用将继续成为重大的研究领域。
确定组蛋白翻译后修饰的功能往往涉及到研究修饰的丰度和结合伴侣。
这里所描述的方法将对这些方面进行总结，其中包括了详述组蛋白纯化方法、制备位点特异性修饰的重组组蛋白、基于多肽的PTM结合蛋白表征体系以及染色质免疫共沉淀样品不同分析手段的实验方案的总结。
二、组蛋白修饰的研究方法①细胞裂解通过免疫印迹来检测组蛋白修饰时可以用经SDSLaem m样品缓冲液提取得到的全细胞裂解液。
对于动物细胞株而言，离心得到的细胞可以直接在样品缓冲液中重悬并煮过后上样；然而需要注意的是，一些实验方案中还会推荐在提取步骤后对样品进行超声处理。
除了碱性预处理步骤是可选的以外，真菌蛋白提取物可以用同样的方式来进行准备。
然而, 如果实验上必须尽量减少样品处理时间的话该步骤是可以省略的。
只要注明该步骤的省略以及后续实验样品均以同样方式处理即可。
提取之后再通过离心除去样品中的不溶性组分，将可溶性的全细胞提取物留在上清中。
②组蛋白富集在一些实际应用中，有必要检测富集有组蛋白的组分或纯化的组蛋白；富集的样品可以是分离得到的细胞核或者是染色质的粗提取物。
蛋白翻译后修饰
凋亡,从而最终发展成为癌细胞 .
2.5 磷酸化
DNA新陈代谢的研究中：细胞中DNA损伤可导致人的复制蛋 白 A(RPA)32 kD 亚基 N 端的过度磷酸化, 这有助于调控 DNA 的新陈代谢, 促进DNA 修复. 有数据显示, 过度磷酸化会 导致 RPA 构象改变 , 降低 DNA 复制的活性 , 但不会影响
泛素-蛋白酶系统是存在于所有真核生物细胞的调控
系统。降解过程中需要三种酶的参与: 泛素激活酶(E1)、
泛素结合酶(E2)和泛素蛋白质连接酶(E3)。泛素化降解
蛋白的过程中对蛋白的特异性识别依赖 E3. 由 E2s 和 E3s 介导的泛素化过程可以被去泛素化酶(DUBs)逆转.。
2.4 泛素化
目前发现的 DUBs 可分为两大类 : 泛素碳端水解酶 (ubiquitin C-terminal hydrolases,UCHs)和泛素特异性
DNA 的修复。
2.6 SUMO 化
SUMO为小泛素相关修饰物 (small ubiquitin- related modifier，SUMO)分子，是一种近年发现的泛素样分子，也参与 蛋白质翻译后修饰，但是不介导靶蛋白的蛋白酶体降解， 而 是可逆性修饰靶蛋白，参与靶蛋白的定位及功能调节过程。
3 研究方法及关键技术
蛋白酶 (ubiquitin-spicific processing proteases,
UBPs) ，两者都是半胱氨酸水解酶。泛素化降解蛋白 的过程中对蛋白的特异性识别依赖E3. 由E2s 和E3s 介导的泛素化过程可以被去泛素化酶 (DUBs)逆转通常 情况下, UCHs 主要水解羰基端的酯和泛素的氨基键,
2.3 糖基化
发生在高尔基体上：起始于丝氨酸和苏氨酸羟基 上连接N-乙酰半乳糖胺、N-乙酰葡萄糖胺、甘露糖及
基于肽序列标签的蛋白质翻译后修饰中的过滤算法
基于肽序列标签的蛋白质翻译后修饰中的过滤算法李文军;徐云;邵明芝【摘要】Lots of spectrum data can not be identified or identified with low accuracy, especially in the case of large scale database, the former algorithm loses accuracy fastly. This paper presented a new blind search algorithm. This algorithm is based on a kind of brand-new score model based on similarity relationship measurement. For large scale question, the agorithm takes two pre-filtering strategies such as parention mass filtering and Peptide Sequence Tags (PST) filtering, so that it can guarantee the accurancy in large scale question. The experimental results show that, in the little sacrifice of time cost, under the peptide dataset of scale for 10 000, 20 000, 50 000, its identification accuracy achieves 78. 3%, 74. 2%, 65. 5% respectively. With the increase of the database scale, the accuracy of the algorithm keeps a high level.%大量的质谱数据无法被鉴定或是鉴定的精度不够高,特别是在肽段数据库较大时,普通的算法精度下降很快.提出一种新的盲搜索算法,此算法基于一种全新的基于相似关系度量的打分模型.为了处理大规模问题,同时还应用了基于母离子质量和肽序列标签的前过滤方法,使得此算法在较大规模的数据库上精度得到很好的保证.实验结果表明,对于规模为10000,20000,50000的肽段数据库,其鉴定准确率分别为78.3％,74.2％,65.5％.随着数据库规模的增大,算法的鉴定准确率保持得较好.【期刊名称】《计算机应用》【年(卷),期】2012(032)005【总页数】3页(P1488-1490)【关键词】肽序列标签;翻译后修饰;质谱;盲搜索;大规模【作者】李文军;徐云;邵明芝【作者单位】中国科学技术大学计算机科学与技术学院,合肥230026;安徽省高性能计算重点实验室,合肥230026;中国科学技术大学计算机科学与技术学院,合肥230026;安徽省高性能计算重点实验室,合肥230026;中国科学技术大学计算机科学与技术学院,合肥230026;安徽省高性能计算重点实验室,合肥230026【正文语种】中文【中图分类】TP391;TP390 引言翻译后修饰(Post Translation Modification，PTM)是蛋白质组学研究领域中一个重要问题。
大分子结合修饰名词解释
大分子结合修饰名词解释大分子结合修饰是一种生物学术语，它是指天然高分子在生物体内与其他分子相互作用的过程。
这个过程会在高分子的化学结构或功能上引起变化，从而导致细胞、组织或个体的生物学特征、生理行为的变化。
大分子结合修饰是细胞控制信号转导和代谢途径的关键组成部分，并且也影响着疾病的发展。
大分子结合修饰主要是通过后翻译修饰（Post-translational modification，PTM）和转录后修饰（Post-transcriptional modification，PTTM）两种方法实现的。
一、后翻译修饰：后翻译修饰是指在蛋白质合成后，通过特定酶的作用，对蛋白质的化学结构进行改变。
后翻译修饰的细分类型包括：磷酸化、甲基化、糖基化、乙酰化、泛素化、锌指修饰、乳酸化、脂化等。
磷酸化是指在氨基酸残基上结合一种或多种磷酸基团的修饰作用，可以通过酪蛋白激酶（Casein Kinase）或蛋白激酶A、B、C（Protein kinase A、B、C）等多种酶类完成。
甲基化是指在蛋白质甲基转移酶的作用下，对特定氨基酸残基引入甲基化功能基团，从而改变蛋白质化学性质或功能的修饰作用。
乙酰化是指在蛋白质乙酰转移酶作用下，蛋白质中的赖氨酸残基上加入乙酰基（Acetyl），从而影响其结构和功能。
泛素化是指将泛素蛋白结合到蛋白质上，从而修饰蛋白质的特定氨基酸残基，使其参与蛋白质信号转导、蛋白降解、蛋白质定位等生物学过程。
锌指修饰是指将一个或多个锌离子结合到蛋白质上，使其收缩成一个三指结构，是蛋白质与DNA结合的关键。
二、转录后修饰：转录后修饰是指在RNA转录过程中，RNA序列发生改变的一种修饰方式。
物种中常见的RNA修饰包括：RNA剪切、RNA翻译和RNA编辑，这些修饰方式可以改变RNA分子的基序、稳定性、转录后修饰和配体结合等特征，从而影响蛋白质的合成和机能。
总之，大分子结合修饰是控制生物学过程和生命特征的重要机制，通过一些复杂多变的方式使得细胞能够适应生命环境的变化，保持生命的稳态。
翻译后修饰调控机制的实验验证
翻译后修饰调控机制的实验验证随着科技的不断进步，翻译技术在全球范围内得到了广泛应用。
翻译后修饰调控机制（post-translational modification，PTM）作为一种重要的细胞调控方式，对于细胞的生物学功能具有关键影响。
本文将探讨PTM在调控机制中的作用，并着重强调实验验证在研究中的重要性。
PTM是细胞中蛋白质功能和机制的关键调节方式之一。
通过化学修饰蛋白质的特定部位，可以调控其在细胞中的稳定性、活性、局部化以及相互作用的方式。
常见的PTM方式包括磷酸化、乙酰化、甲基化、泛素化等。
这些化学修饰可以改变蛋白质的构象，导致其与其他分子的相互作用发生变化，进而调控细胞的生理过程。
翻译后修饰调控机制的验证对于深入理解细胞调控网络至关重要。
通过实验验证，我们可以确定哪些蛋白质在特定的生物学过程中被修饰，以及修饰方式对其功能的影响。
这些实验可以使用多种技术手段来进行，例如质谱分析、免疫共沉淀、结构生物学等。
质谱分析是一种常用的实验方法，用于鉴定蛋白质中的修饰位点和修饰类型。
通过将蛋白质进行消化，得到其片段，然后利用质谱仪测定这些片段的质荷比，可以确定修饰的位置和类型。
此外，免疫共沉淀可以通过抗体与修饰蛋白质的特异性结合，来鉴定修饰蛋白质的互作伴侣。
结构生物学技术则可以通过解析修饰蛋白质的三维结构，揭示修饰位点和修饰类型对蛋白质功能的影响。
除了这些实验方法，近年来一些新的技术手段也被应用于翻译后修饰调控机制的研究中。
例如，高通量测序技术可以帮助我们鉴定大规模修饰蛋白质的位置和类型。
蛋白质芯片技术可以通过大规模平行检测蛋白质修饰的水平来探索其调控网络。
此外，生物信息学方法的快速发展也为研究者提供了更多的工具和资源，以解析复杂的修饰调控系统。
实验验证对于翻译后修饰调控机制的研究具有重要意义。
通过实验验证，我们不仅可以验证理论模型的准确性，还可以发现新的修饰方式和相互作用，进一步扩展我们对细胞调控的认识。
蛋白翻译后修饰
2.1 甲基化
蛋白质的甲基化修饰是在甲基转移酶催化下, 在赖氨酸或精氨酸侧链氨基上进行的甲基化。是 指从活性甲基化合物( 如S － 腺苷基甲硫氨酸)上 将甲基催化转移到其他化合物的过程。可形成各 种甲基化合物，或是对某些蛋白质或核酸等进行 化学修饰形成甲基化产物。
组蛋白甲基化
是发生在组蛋白合成之后,以硫代腺苷甲硫氨 酸 （ SAM ） 为 甲 基 供 体 , 在 组 蛋 白 甲 基 转 移 酶 的 (histone methyltransferase,HMTases)的催化下,将 基转移到蛋白质的Lys或Arg残基上。
蛋白质发生糖基化反应，从而有糖蛋白这种物 质的产生，此过程一般在内质网上发生，并且糖 基化拥有很多功效，主要是对调控蛋白质发生修 饰和改善蛋白质的生物作用。
2.3 糖基化
细胞中涉及糖基化的蛋白质
2.4 泛素化
泛素化是指泛素分子在一系列特殊的酶作用下， 将细胞内的蛋白质分类，从中选出靶蛋白分子，并 对靶蛋白进行特异性修饰的过程。
组蛋白的甲基化
2.组蛋白的精氨酸甲基化
组蛋白精氨酸甲基化位点为H3-R2,H3-
R8,H3R17,H3-R26,H4-R4它们都可以增强转录。
2.2 乙酰化
乙酰化其主要讲把一种乙酰官能基团添加到另一 种有机化合物上,并进行结合的过程。乙酰化也是细胞 内蛋白质翻译后修饰的一种重要形式。组蛋白等许多
蛋白质乙酰化示意图
2.3 糖基化
蛋白质的糖基化是低聚糖以糖苷的形式与蛋白上 特定的氨基酸残基共价结合的过程。
糖基化的过程主要是在糖基转移酶的帮助下，使 低聚糖以糖苷的方式移动到蛋白质分子上，并与蛋白 质分子上特定的氨基酸残基进行共价结合作用而构成 糖苷键的经过。
大肠杆菌翻译后修饰蛋白组分析
大肠杆菌翻译后修饰蛋白组分析大肠杆菌（ Escherichia coli）是广泛存在于自然界中的一种革兰氏阴性细菌，它不仅是人类肠道中的重要组成部分，还在生物技术、微生物学和遗传学等领域中有着广泛的应用。
由于其生长迅速且容易操作，大肠杆菌成为了众多实验的首选模型生物，对生物技术领域有着举足轻重的地位。
从表达异源蛋白、生产生物制品，到为功能性基因研究提供关键模型，大肠杆菌都是重要的实验工具。
然而，为了真正理解和利用这些细菌，我们需要对其蛋白质组有深入的认识。
翻译后修饰（PTM）是蛋白质合成完成后，其一种或多种氨基酸残基经过酶促反应或非酶促反应而发生的化学变化。
这一过程对于蛋白质的功能、稳定性及其与其他分子的相互作用起到至关重要的调控作用。
百泰派克生物科技凭借强大的质谱技术平台，推出了大肠杆菌翻译后修饰蛋白组分析技术，以满足广大科研工作者和产业界的需求。
优势1：全面覆盖翻译后修饰类型针对大肠杆菌，我们的技术能够同时检测多种翻译后修饰，包括磷酸化、泛素化、乙酰化等，确保用户获得全面而详细的蛋白质修饰信息。
优势2：高效分离和鉴定利用先进的液相色谱系统进行蛋白质分离，结合串联质谱技术进行准确的修饰位点鉴定，实验周期大大缩短，提高了实验的效率。
优势3：精确定量采用同位素标记技术，确保蛋白质修饰的定量数据准确可靠。
与此同时，多重反应监测（MRM）扫描模式进一步保证了分析的准确性。
优势4：高级质控管理严格执行质量控制标准，包括线性、回收率、准确度、精密度等，确保每一次实验结果都是可信赖的。
应用范围1.大肠杆菌的生理代谢与功能研究。
2.翻译后修饰在大肠杆菌应激反应中的角色。
3.大肠杆菌中翻译后修饰与人类疾病的相关性。
4.基于翻译后修饰的大肠杆菌新药物开发。
随着研究的深入，人们越来越意识到翻译后修饰在细菌生理、代谢及与宿主互作中的重要性。
百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Q ExactiveHF质谱平台，Orbitrap Fusion质谱平台，Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC，为广大科研工作者提供磷酸化/糖基化/泛素化/乙酰化/甲基化/二硫键/亚硝基化等翻译后修饰鉴定。
蛋白翻译后修饰
百泰派克生物科技
蛋白翻译后修饰
很多蛋白质在加工合成过程中都要经历一个共价修饰的过程，即在相应酶作用条件下，通过在氨基酸残基处加上官能基团而改变蛋白质的性质，这种过程称为蛋白质翻译后修饰（PTMs, post-translation modifications）。
目前，已发现超过400多种不同的翻译后修饰，主要形式包括糖基化、磷酸化、甲基化、乙酰化、泛素化等。
蛋白质翻译后修饰具有重要的生理意义，参与调节多项生命活动，如蛋白质的物理化学性质、活性状态、细胞定位、信号传导及蛋白之间的相互作用等。
蛋白质翻译后修饰组学主要研究蛋白质翻译后修饰的类型及发生该种修饰的水平。
目前，常用的蛋白质翻译后修饰鉴定方法有电泳法、色谱法、生物质谱等。
由于蛋白质翻译后修饰存在水平较低，形成的共价键不稳定，修饰前后差异不显著，种类多样且可能同时存在等问题，故对其进行鉴定有一定的难度，进而在研究中对修饰蛋白质进行富集分离至关重要。
百泰派克生物科技基于Thermo公司最新推出的Obitrap Fusion Lumos质谱仪结合Nano-LC，提供蛋白质翻译后修饰组学服务，包括磷酸化/糖基化/泛素化/乙酰化/甲基化/二硫键等翻译后修饰鉴定，欢迎免费咨询。
蛋白质翻译后修饰
Chapter VChapter VPost‐translational ModificationOf ProteinsOne gene more proteinsOne gene, more proteins•蛋白质翻译后修饰（PTM）是指蛋白质在翻译中或翻译后经历的个共价加工过程，即通过1个或几个氨基酸残基加上修饰的一个基团或通过蛋白质水解剪去基团而改变蛋白质的性质。
•从定义的角度，可以如下理解蛋白质翻译后修饰：1. 对某氨基酸的修饰包括共价连接简单的官能团（如乙酰基或磷酸基）1对某一氨基酸的修饰包括和引入一些复杂结构，如脂类和糖类。
2. 将已经结束翻译的转录本产物切割成成熟的形式，如信号肽或活性肽的加工等。
3. 氨基酸的交联，如丝氨酸和酪氨酸。
•可以说，蛋白质组中任一蛋白质都能在翻译时或翻译后进行修饰。
不同类型的修饰都会影响蛋白质的电荷状态、疏水性、构饰不同类型的修饰都会影响蛋白质的象和（或）稳定性，最终影响其功能。
•诸多实例表明蛋白质的修饰都采取一种可逆模式‐“开”或“关”的状态行或者调节蛋白质的功能或者作为个真实的分的状态进行，或者调节蛋白质的功能，或者作为一个真实的分子开关。
•目前已发现300多种不同的翻译后修饰，主要形式包括磷酸化、糖基化、乙酰化、泛素化、羧基化、核糖基化以及二硫键的配对等。
等•加入官能团乙酰化—通常于蛋白质的N末端加入乙酰。
磷酸化—加入磷酸根至Ser、Tyr、Thr或His。
糖化—将糖基加入Asn、羟离氨酸、Ser或Thr，形成糖蛋白。
烷基化加入如甲基或乙基等烷基。
—甲基化—烷基化中常见的一种，在Lys、Arg等的侧链氨基上加入甲基。
生物素化—主要有组蛋白的生物素酰化修饰，由羧化全酶合成酶与组蛋白直接相互作用完成，以及生物素附加物令赖氨酸残基酰化。
以及生物素附加物令赖氨酸残基酰化谷氨酸化—谷氨酸与导管素及其他蛋白质之间建立共价键。
甘氨酸化—一个至超过40种甘氨酸与导管素的C末端建立共价键。
第九章 翻译后翻译修饰的鉴定
Target lysine -amino group
Ub carboxy terminus
Target protein
12
泛素化过程(死亡之吻)
泛 素
大量研究证实，这种泛素调节的蛋白质降解过程
化 在生物体中的作用非常重要。通常有30％新合成
过 的蛋白质通过泛素化被销毁。因此，可以认为，
程 泛素化是一个把关的过程。比如，P53蛋白质可
1.反相液相色谱(RP-HPLC)分离磷酸肽 经RP-HPLC分离，肽混合物成分可以被简化，磷酸 肽可根据其疏水性被分离。RP-HPLC系统可以与电 喷雾(ESI)质谱连接，直接检测和鉴定肽混合物中的 磷酸肽，尤其适用于没有被放射性标记的分析样品。
2.IMAC分离／富集磷酸肽
固相金属亲和色谱（IMAC)最初用于纯化含组氨酸的蛋 白质，现在常被用于选择性地富集磷酸化肽段。 IMAC柱填料构成是色谱填料-交联剂-金属螯合剂。常用 的金属离子为Fe3+、Ga3+或Cu2+等，被螯合到固定相上， 通过静电作用，使磷酸基团选择性地被吸附，用高pH 溶液或磷酸盐洗脱后即为富集的磷酸肽。
培养约2h后裂解细胞提取蛋白质，随后进行2D电泳分离， 放射自显影检测磷酸化蛋白质。
局限性
对某些磷酸转换速率较低的磷酸化蛋白质，只能掺入少 量的放射性磷酸盐，有可能检测不到。
放射性标记方法虽然灵敏而且直观，但是因为存在放射 性污染的问题。
2．抗体免疫印迹检测法
用抗磷酸氨基酸抗体与磷酸化蛋白质进行免疫印迹反 应检测。 1. 抗酪氨酸磷酸盐抗体的特异性最好 2. 抗磷酸化丝氨酸和苏氨酸抗体的特异性不太高。
蛋白质磷酸化的定量问题，即磷酸化蛋白质与 其相应非磷酸化蛋白质的比例，也是蛋白质组研 究非常关心的问题。
蛋白质翻译后修饰的生物学功能
蛋白质翻译后修饰的生物学功能蛋白质是生命科学研究中不可或缺的重要组成部分，它担负着有机体的重要代谢过程，称为“乌托邦”。
蛋白质在细胞内还可以进行一系列化学反应，从而达到调节细胞功能的作用。
翻译后修饰（post-translational modification，PTM）是蛋白质序列在翻译完成后进行的一种修饰，它可以改变蛋白质功能，影响细胞的发育、凋亡以及对环境变化的响应能力，被视为实现蛋白质功能的最后一步。
翻译后修饰有多种，可以改变蛋白质的活性、结构和空间结构，影响其功能。
它们的作用有：一是活化蛋白质，使其变为可活性的状态，可以引发特定的生物学功能。
二是抑制蛋白质的活性，使之失去可活性，从而关闭特定的生物学功能。
三是可以改变蛋白质的结构，影响蛋白质交互作用，从而改变生物学功能。
翻译后修饰可以通过几种不同的方法来实现，如电荷调节、磷酸化、乙酰化、糖基化等。
这些修饰可以促进蛋白质发挥特定的功能，也可以通过多种修饰结合起来影响细胞。
比如乙酰化修饰，可以改变蛋白质的活性、结构和交互作用，以改变细胞内蛋白质的功能；磷酸化修饰可以通过识别磷酸化位点，从而影响蛋白质的交互作用和活性，以改变细胞内蛋白质的功能。
现在已经有越来越多的研究发现，翻译后修饰在细胞老化、癌症、糖尿病、自身免疫疾病以及神经退行性疾病等疾病中发挥着重要作用。
它们也可以通过调节基因的表达和蛋白质的功能来影响多靶点的生物学功能。
翻译后修饰的研究已成为近年来许多生命科学的热门话题，在人体健康和疾病领域的应用也在不断扩大。
许多研究机构已经进行了大量的研究，发现了许多翻译后修饰参与和调节特定生物功能的机制，为新药物研发奠定了坚实的基础。
研究这类修饰对于深入了解蛋白质结构和功能，以及疾病治疗具有巨大的意义。
综上所述，翻译后修饰是蛋白质功能实现的最后一步，可以改变蛋白质的活性、结构和空间结构，从而影响蛋白质的表现功能。
其作用是多种多样的，参与活动的机制也复杂多变，已经发现它们参与多种疾病的发生发展过程，并且在治疗这些疾病方面有广泛的应用前景。
翻译后修饰对蛋白质结构与功能的影响
翻译后修饰对蛋白质结构与功能的影响在生物学中，蛋白质是细胞中最为重要的分子之一。
它们不仅构成了细胞结构，还负责调节化学反应、转运物质、识别细胞外信号、调控基因表达等多种生物学过程。
由于每个蛋白质分子包含不同的氨基酸序列，且其构象和功能也受到后修饰的影响，因此研究蛋白质结构和功能的调节方式一直是生命科学中的热点和难点问题之一。
本文将探讨翻译后修饰对蛋白质结构与功能的影响。
一、什么是翻译后修饰？翻译后修饰（post-translational modification，缩写为PTM）是指蛋白质合成完成后发生的一系列修饰反应。
这些反应可以改变蛋白质的化学性质、稳定性、定位和功能等特性，从而影响细胞内的生物学过程。
常见的PTM类型包括磷酸化、酰化、甲基化、糖基化、泛素化等。
二、翻译后修饰对蛋白质结构的影响PTM可以引起多种不同的影响，其中之一是影响蛋白质的三维结构。
许多PTM会在蛋白质的表面引入一个化学基团，例如磷酸基、乙酰基、甲基、糖基等，这些基团会改变蛋白质分子的表面电荷分布和亲疏水性质。
这种改变可能会导致蛋白质的折叠结构发生变化，形成新的结构域或改变已有的结构域的形态和位置。
例如，磷酸化常常会引入负电荷，改变蛋白质的电荷分布，增加相互斥和碰撞力，使得蛋白质特定区域在荷电作用下不再紧密结合，从而使蛋白质的构象发生调整。
此外，PTM还可以通过改变蛋白质的非共价相互作用，如氢键、静电吸引力、范德华力等，进一步诱导蛋白质的折叠或松弛。
例如，酰化会使蛋白质表面暴露更多的氨基酸侧链，形成新的氢键、静电吸引力或范德华力，进而改变蛋白质的构象。
三、翻译后修饰对蛋白质功能的影响PTM不仅可以改变蛋白质的结构，还可以影响其功能。
在许多情况下，PTM是形成一个新的功能区域的最初步骤。
例如，磷酸化可以直接在蛋白质表面引入新的磷酸结构域，这样新的功能区域就可以与其他蛋白质相互作用，引发细胞信号通路。
此外，许多酶类蛋白质的催化活性也需要PTM的调节。
基于质谱技术的蛋白质翻译后修饰研究
基于质谱技术的蛋白质翻译后修饰研究新的研究方法的出现让蛋白质翻译后修饰（PTM）的研究变得更加容易，质谱技术便成为进行蛋白质翻译后修饰研究的有力工具。
质谱技术的发展为蛋白质分离和蛋白质组学研究提供了新的思路和平台。
它不仅可以帮助科学家们准确定位和确定蛋白质中的PTM，而且还可以研究PTM过程中蛋白质的结构和功能。
质谱技术的发展将有助于进一步了解蛋白质的结构和功能，同时也能够深入地探讨蛋白质的功能机制。
通过对蛋白质的结构和功能的研究，可以识别和了解蛋白质PTM的分子机制，从而研究PTM在蛋白质上的修饰作用。
质谱技术已经深入地结合了蛋白质与细胞和生物化学机制的研究，为深入探讨蛋白质PTM机制和蛋白质能量谱学提供了科学可靠的理论框架。
质谱技术的出现也有助于进行大规模的蛋白质翻译后修饰研究。
通过使用质谱技术，我们可以快速准确地获取蛋白质的信息，这将有助于我们进一步了解蛋白质的分子机理。
进一步的研究可能会揭示与蛋白质翻译后修饰有关的疾病机制，并且可以为药物研发和药物开发提供有效的指导。
除了质谱技术，还有其他技术也可以用于蛋白质翻译后修饰研究。
其中，组学技术便是其中最重要的技术，它能够帮助科学家们进行系统的研究，从而给蛋白质翻译后修饰的研究提供有力的技术支持。
组学技术是一种新兴的技术，可以根据蛋白质的结构和功能系统给出精确的结果，这将有助于确定蛋白质翻译后修饰的分子机制。
质谱技术和组学技术在蛋白质翻译后修饰研究中发挥着重要作用。
质谱技术可用于定位和确定蛋白质中的PTM，同时组学技术也可以帮助科学家们系统地了解蛋白质的结构和功能，从而研究PTM过程中蛋白质的结构和功能。
新的技术的应用将有助于更好的了解蛋白质的结构和功能，并为探究蛋白质翻译后修饰的分子机制提供可靠的理论框架。
这些新的技术的应用也将有助于更好的了解蛋白质的功能机制，并有助于药物研发和药物开发。
总之，质谱技术和组学技术的出现使蛋白质翻译后修饰研究变得更加容易，同时也大大提高了研究蛋白质PTM的效率。
翻译后修饰
不同翻译后修饰过程的互相协 调与影响
在体内，各种翻译后修饰过程不是孤立 存在的．在很多细胞活动中，需要各种翻 译后修饰的蛋白共同作用 对于同一个蛋白可以拥有一种以上的后 修饰过程．各种翻译后修饰形式相互影响acetylation ）是指将乙酰基转移到氨 基酸侧链基团上的过程，最常见的是组蛋白乙 酰化。
乙酰化分子反应式
组蛋白动态乙酰化修饰
可逆的组蛋白乙酰化修饰发生在核心组 蛋白N端的赖氨酸上．组蛋白的乙酰化，是 由组蛋白乙酰转移酶(HATs)催化的，去乙酰 化由组蛋白去乙酰酶(histone deacetylases， HDs或者HDACs)催化的。
具体过程
• 泛素化修饰涉及泛素激活酶E1、泛素 结合酶E2和泛素连接酶E3的一系列反 应：
• 首先，在ATP(红色所示)供能的情况下 酶E1(蛋白质编号1r4n)粘附在泛素分 子尾部(淡黄色所示)的Cys残基上(绿色 所示,注意在这个结构中,Cys突变为Ala) 激活泛素；
• 接着，E1将激活的泛素分 子转移到E2酶上(蛋白质 编号1fxt)，随后，E2酶和 一些种类不同的E3酶共同 识别靶蛋白，对其进行泛 素化修饰。
磷酸化
• 磷酸化（phosphorylation）： 是通过蛋白质磷酸化激酶将ATP的磷酸基 转移到蛋白的特定位点上的过程。 大部分细胞过程实际上是被可逆的蛋白 磷酸化所调控的。至少有30％的蛋白被磷 酸化修饰。
• 蛋白质磷酸化可发生在许多种类的氨基酸（蛋白质 的主要单位）上，其中以丝氨酸为多，接着是苏氨 酸。而酪氨酸则相对较少磷酸化的发生，不过由于 经过磷酸化之后的酪氨酸较容易利用抗体来纯化， 因此酪氨酸的磷酸化作用位置也较广为了解。 • 除了蛋白质以外，部分核苷酸，如三磷酸腺苷 （ATP）或三磷酸鸟苷（GTP）的形成，也是经由二 磷酸腺苷和二磷酸鸟苷的磷酸化而来，此过程称为 氧化磷酸化。另外在许多糖类的生化反应中（如糖 解作用），也有一些步骤存在氧化磷酸化作用。
抗体蛋白翻译后修饰
抗体蛋白翻译后修饰
蛋白质翻译后修饰（PTMs）通过共价添加官能团或蛋白质，调节亚基的蛋白水解切割或整个蛋白质的降解来增加蛋白质组的功能多样性。
目前已发现400多种PTMs，包括磷酸化，糖基化，泛素化，亚硝基化，甲基化，乙酰化，脂化和蛋白水解等，这些修饰作为调节各种细胞过程的关键分子调节机制发生，对蛋白质的结构和功能有重大影响并影响正常细胞生物学和发病机制的几乎所有方面。
抗体蛋白翻译后修饰和二硫键对抗体的活性和功能具有重要意义，特别是对一些抗体药物来说，在制造或储存过程中引入的抗体结构变化可能会影响治疗效果、生物利用度和清除率以及免疫原性特性等，从而改变药效和药物安全性。
在抗体的翻译后修饰方式中，糖基化恐怕是评价其质量的最关键属性之一，单克隆抗体药物功能的实现与其糖基化修饰密切相关，糖基化修饰会影响单抗的构象、稳定性、溶解度、药物代谢动力学、活性及免疫原性等多种性能。
因此，抗体一级结构、翻译后修饰（PTM）和二硫键的综合表征对于评估药物疗效和安全性以及理解其结构/功能关系至关重要。
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Post-translational modification (PTM)
refers to thecovalent and generally enzymatic modification ofproteins after protein biosynthesis.
Methylation 甲基化
Acetylation 乙酰化
Glycosylation 糖基化
Lipidation脂化
Proteolysis 水解
Ubiquitination泛素化
Phosphorylation 磷酸化
Phosphorylation 磷酸化
Phosphoryaltion site: Serine, Threonine, and Tyrosine (mainly)
蛋白磷酸化由激酶催化，这一过程是可逆的
功能
Amplifies signal
Regulates protein activity as a switch 可激活可抑制
Creates new
激酶可作为药物靶点
例如：imatinib（Gleevec）ABL抑制剂
Binds to the kinase domain of BCR-ABL in its active conformation and blocks ATP binding
Ubiquitination – an important PTM
The biochemistry of ubiquitination
DUB: DeubiquitinatingEnzyme
Processing of Ub Precursors/ Reversal of Ub Conjugation/Editing of Ub Chains/Recycling of Ub
Proteolysis
不可逆，剪切蛋白前体，破坏蛋白骨架
由protease进行水解
分类：based on the catalytic group ivolved in its active site
Asp, Glu protease: 水介导的亲核攻击
Ser, Thr, Cys protease: 三价催化
蛋白水解能调节蛋白的泛素化和降解
The N-end rule: the N-terminal residue of protein determines its half life
乙酰化
大约80%的真核生物蛋白的乙酰化发生在N末端
但是，通常情况下成熟蛋白的N末端并不存在蛋氨酸
N-terminal acetylation is catalyzed by MAP and NAT MAP: Methionine aminopeptidase - removal of Met NAT: N-terminal acetyltransferase。