蛋白质翻译后修饰研究进展
蛋白质后翻译修饰与抗肿瘤药物研究进展
蛋白质后翻译修饰与抗肿瘤药物研究进展自DNA双螺旋结构的发现，人们对于基因组的研究逐渐深入，以至于我们能够理解基因编码蛋白质的过程。
然而，蛋白质的合成远不止于基因的转录和翻译，还需要经过一系列的“后翻译修饰”过程。
这些修饰不仅丰富了蛋白质的功能，而且在抗肿瘤药物研究领域也发挥着重要作用。
一、蛋白质后翻译修饰的种类和功能蛋白质后翻译修饰主要包括糖基化、磷酸化、甲基化、乙酰化、SUMOylation 等多种方式。
这些修饰可使蛋白质的结构、功能、互作等发生重大变化，从而影响细胞的信号转导、代谢、生长等过程，是细胞调控的重要手段。
以糖基化为例，它是将一种或多种糖基连接在蛋白质分子上的过程，可分为N-糖基化和O-糖基化两大类。
在细胞内，糖基化可参与蛋白质的折叠、生成和丝氨酸/苏氨酸酰基转移、介导蛋白质的互作及免疫识别等多种生物学过程。
此外，研究也表明，糖基化与肿瘤关系密切，如多种抗癌药物的作用机制与糖基化有关。
二、蛋白质后翻译修饰与细胞周期人体的细胞周期可分为G0期（静止期）、G1期（前生长期）、S期（合成期）、G2期（后生长期）和M期（有丝分裂期）五个阶段。
细胞周期的调控是复杂的，涉及许多蛋白质，其中包括一些经常发生翻译后修饰的蛋白质。
例如，CHK1是一种蛋白激酶，具有重要的细胞周期调控作用。
当DNA损伤发生时，CHK1受到磷酸化修饰而活化，并阻断细胞周期转化到下一阶段，从而为DNA修复创造时间和机会。
另一个例子是Rac1，它是小GTP酶的一种，参与细胞周期调控的同时，还可被糖基化修饰，从而增强它的稳定性和功能。
三、抗肿瘤药物翻译后修饰的靶点在抗肿瘤药物的研究过程中，蛋白质后翻译修饰成为了一种重要的研究对象。
抗肿瘤药物可以通过干扰特定蛋白质的翻译后修饰来发挥抗肿瘤作用。
在这些药物中，蛋白激酶抑制剂是最常用的。
以肝素为例，它是目前应用最广泛的抗肿瘤药物之一。
实验证明，肝素可通过靶向甘露醇硫酸化酶（HS）等显著减少HS活性，依赖于HS在肿瘤细胞内产生的一种糖基化修饰，从而发挥抗肿瘤效应。
翻译后修饰的基因表达调控
翻译后修饰的基因表达调控随着基因组学技术的不断进步，人们对基因的理解也愈发深刻。
在研究基因表达调控中，翻译后修饰逐渐成为重要的研究方向之一。
翻译后修饰是指蛋白质在翻译后发生的化学修饰，通过改变蛋白的化学结构和性质进而影响蛋白的功能和活性。
翻译后修饰可以影响蛋白的稳定性、局部结构、跨膜结构等方面的性质，从而影响到蛋白的功能和调控。
下面将就翻译后修饰在调控基因表达方面的研究进展进行阐述。
一、翻译后修饰对蛋白的稳定性和降解速率的影响蛋白质的稳定性和降解速率是与基因表达调控密切相关的因素之一。
在翻译后修饰方面，泛素化和泛素降解是一个被广泛关注的研究领域。
泛素是一种小分子蛋白，可以通过连接到目标蛋白的氨基酸残基上完成泛素化修饰。
泛素化可以标记蛋白，将其引导至泛素蛋白酶体降解途径，促进蛋白的降解。
研究表明，泛素化这一翻译后修饰方式对于细胞周期调控、DNA修复、细胞信号转导等方面的基因表达调控起到至关重要的作用。
除泛素化外，其他翻译后修饰方式，如磷酸化、甲基化等也可以影响蛋白的稳定性和降解速率。
如磷酸化可以改变蛋白的电荷和空间构型，降低其稳定性；而甲基化能够影响蛋白的叠加和空间结构，进而改变蛋白的稳定性和降解速率。
这些翻译后修饰方式的调控作用为我们深入理解基因表达调控提供了有力的实验依据。
二、翻译后修饰对蛋白的局部结构和功能的影响除了稳定性和降解速率外，局部结构和功能也是翻译后修饰对基因表达调控的影响重要方面。
磷酸化、甲基化等修饰方式可通过改变蛋白的活性位点、空间结构等方面的性质，调控蛋白的功能。
例如，磷酸化可以刺激酶和激酶信号转导途径，改变蛋白的代谢和运输、细胞增殖等功能。
又如，甲基化作为一种基因表达调控方式，可以通过改变DNA合成、RNA合成等方面的生化途径，影响到蛋白的表达和功能。
除特异性修饰方案外，糖基化也是一种影响蛋白局部结构的修饰方式。
糖部分可以结合到特定氨基酸残基上，改变蛋白分子的堆积和跨膜结构，影响蛋白的稳定性和生物学功能。
蛋白质表观遗传学和转录后修饰的研究进展
蛋白质表观遗传学和转录后修饰的研究进展随着科技的不断进步，生命科学领域的研究也在不断深入。
其中，蛋白质表观遗传学和转录后修饰成为了近年来研究的热点领域之一。
蛋白质表观遗传学是指一种不依赖于DNA序列，而是通过影响蛋白质的结构和功能来调节基因表达的干预机制。
而转录后修饰则是指在mRNA转录和翻译过程中，通过各种化学修饰来影响基因表达的机制。
本文将对这两种机制的研究进展进行探讨。
一、蛋白质表观遗传学的研究进展1、蛋白质翻译后修饰的研究蛋白质翻译后修饰是指蛋白质在翻译后发生的各种化学修饰。
这些修饰可以影响蛋白质的结构和功能，调节细胞信号传递、基因表达等生物学过程。
近年来，越来越多的研究表明，翻译后修饰对机体的发育、生长、代谢和免疫等方面产生了重要的影响。
最近几年，很多研究表明，糖基化其实是蛋白质翻译后修饰中最常见也最重要的一种。
不同的糖基化方式可以影响蛋白质的稳定性、功能、识别、传递和调节等。
而且糖基化也与某些疾病的发生和发展有着密切的关系，比如糖尿病、心血管疾病和部分癌症。
2、表观遗传学在酒精代谢、肌肉增长和红细胞发育方面的作用蛋白质表观遗传学中最为经典的一种是乙醇代谢。
研究表明，乙醇摄入后，蛋白质表观遗传学中的一些组分会发生改变，造成代谢产物的积累，最终导致乙醇代谢异常。
而且，近年来，研究者还发现，无论是饮酒量还是饮酒频率越高的人，表观遗传学中的酒精代谢酶的表达量也越高。
同时，表观遗传学也与肌肉增长和红细胞发育有着密切的关系。
肌肉增长方面，表观遗传修饰的研究表明，细胞骨架蛋白的翻译后修饰和乙酰化等转录后修饰能够促进肌肉的生长和修复。
红细胞发育方面，表观遗传学中的DNA甲基化和组蛋白修饰等能够影响红细胞发育和成熟过程。
二、转录后修饰的研究进展1、RNA剪接和RNA编辑的研究RNA剪接和RNA编辑是两种常见的转录后修饰方式。
经过剪接和编辑后，不同的功能蛋白质可以从同一个基因中产生出来，从而扩大了基因的编码能力。
细胞蛋白质翻译后修饰的研究及应用
细胞蛋白质翻译后修饰的研究及应用细胞蛋白质由氨基酸序列组成，在翻译过程中，翻译后修饰是调节蛋白质活性、功能和局部位置的重要过程。
翻译后修饰的研究对于理解细胞功能、疾病发生机制及药物研发具有重要意义。
一、翻译后修饰和机制翻译后修饰可分为两类：共价修饰和非共价修饰。
共价修饰包括磷酸化、乙酰化、甲基化、泛素化等，核心机制是将修饰基团共价键连接在蛋白质上。
非共价修饰包括蛋白质蛋白质相互作用、蛋白质配体结合等，核心机制是改变蛋白质的空间结构。
翻译后修饰是一个复杂的动态调控网络，涉及到多种因素的影响。
其中，激酶和磷酸酶是翻译后修饰的核心酶类，可以调节蛋白质的磷酸化状态。
酰化酶和去乙酰化酶则是调节蛋白质乙酰化状态的关键酶。
此外，红细胞变形性蛋白、转录因子等具有重要调节作用的蛋白质也参与到翻译后修饰的过程中，其参与机制复杂且动态。
二、翻译后修饰的研究意义研究翻译后修饰对于深入理解蛋白质功能、调控和疾病发生机制具有重要意义。
首先，翻译后修饰在蛋白质表达调控中起到重要作用。
通过调节蛋白质的翻译后修饰状态，可以调控蛋白质的折叠、局部位置、交互和降解等过程，影响蛋白质的功能表达。
其次，翻译后修饰在信号转导中起到关键作用。
翻译后修饰可以在细胞内传递信号，例如磷酸化修饰的蛋白质可以作为信号转导的中介，参与细胞内多种信号传递通路。
最后，研究翻译后修饰还可以促进药物研发。
许多药物在目标酶上起效作用的机制是与其翻译后修饰状态相关的。
例如，多种癌症药物作用机制与蛋白质乙酰化状态相关。
三、翻译后修饰的应用翻译后修饰在诊断和治疗疾病中具有潜在应用价值。
磷酸化状态的蛋白质修饰在多种疾病的发生和发展中发挥着重要作用，因此磷酸化状态的蛋白质修饰成为治疗相关疾病的靶点之一。
例如，蛋白酪氨酸磷酸化在多种癌症中被广泛表达，并且越来越成为了临床治疗的重要靶点。
此外，乙酰化和泛素化状态的蛋白质修饰也在多种疾病中发挥着重要作用。
例如，蛋白质泛素化在病毒感染、神经退行性疾病等疾病中发挥着重要作用。
蛋白质翻译和翻译后修饰的研究
蛋白质翻译和翻译后修饰的研究生物学中一个重要的领域是蛋白质翻译（protein translation）和翻译后修饰（post-translational modifications）的研究。
蛋白质是生物体内最重要的宏分子，它们在细胞内扮演着关键的功能和代谢角色。
因此，蛋白质翻译和修饰的过程非常复杂和精细，需要多个分子参与和精确协调。
本文将介绍一些最新的蛋白质翻译和修饰方面的研究进展。
1. 蛋白质翻译的基本过程蛋白质翻译是指从DNA模板转录出来的mRNA通过核糖体（ribosome）上的tRNA和氨基酸的匹配，合成具有特定氨基酸序列的蛋白质的过程。
这个过程分为三个主要的步骤：启动（initiation）、延伸（elongation）和终止（termination）。
在翻译的过程中，参与的分子有mRNA、核糖体、tRNA、氨基酸、同工酶（synthetase）、转录因子和辅因子。
最近的研究表明，这个过程包含很多的调控机制。
例如，启动因子eIF4F可以增加mRNA对核糖体的结合，从而促进翻译的开始。
而RNA结合蛋白eIF4B和eIF3则可以减慢或抑制翻译的速度。
此外，tRNA的修饰也可以影响翻译的精度和效率。
这些发现表明，蛋白质翻译不再是一个被动的过程，而是受到多种因素的调节和控制。
2. 翻译后修饰的多样性蛋白质合成完毕后，通常需要进一步的翻译后修饰，包括磷酸化、甲基化、丙酮化、酰化、酰胺化、硫醇化和二硫键形成。
这些修饰可以影响蛋白质的稳定性、活性、定位和相互作用性。
最近的研究发现，不同的修饰方式可以形成不同的修饰模式。
例如，在血管生成和肿瘤转移中，TNFα诱导的几种修饰模式（磷酸化、泛素化、SUMO化）共同参与了细胞内信号传导和基质蛋白的降解。
另外，细胞内内源性和外源性分子也可以参与修饰过程。
例如，在肝胰素调节和炎性应答中，白细胞介素-6通过抑制修饰酶PP2A的磷酸化来调控炎性基因的表达。
3. 研究的应用前景随着高通量测序和蛋白质组学技术的发展，我们可以对蛋白质合成和修饰的网络进行全面、系统的分析。
蛋白质翻译后修饰在皮肤鳞状细胞癌中的功能研究进展
蛋白质翻译后修饰在皮肤鳞状细胞癌中的功能研究进展
杨润(综述);乔佳月;王铎蓉;谭千桦;刘欢;王琳(审校)
【期刊名称】《现代医药卫生》
【年(卷),期】2024(40)7
【摘要】近年来,虽然对皮肤鳞状细胞癌的诊断和治疗方法有了很大进步,但其发病率却呈逐年上升趋势。
因此,迫切需要为皮肤鳞状细胞癌的诊治寻找新的治疗手段
和靶点。
蛋白质翻译后修饰作为一种重要的调控手段,可以改变蛋白质的理化性质、构象及与蛋白质的结合能力,进而影响其活性、稳定性及功能。
目前,对皮肤鳞癌蛋
白质翻译后修饰的研究多集中于蛋白质的磷酸化、泛素化、糖基化及乙酰化修饰,
这些修饰可通过调节蛋白的功能,调控相应的信号传导途径,或影响其下游分子的表达,从而影响肿瘤的增殖、侵袭、凋亡、耐药、化疗敏感性等。
该文综述皮肤鳞状
细胞癌中蛋白质翻译后修饰的研究进展,将为实现皮肤鳞状细胞癌的精准靶向治疗
提供新思路。
【总页数】6页(P1224-1229)
【作者】杨润(综述);乔佳月;王铎蓉;谭千桦;刘欢;王琳(审校)
【作者单位】西安医学院第一临床医学院;西安医学院医学技术学院;西安医学院基
础与转化医学研究所/陕西省缺血性心血管疾病重点实验室/陕西省脑疾病重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】R739.5
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蛋白质翻译后修饰研究进展
蛋白质翻译后修饰研究进展郭会灿( 石家庄职业技术学院化学工程系，石家庄050081)[摘要]: 翻译后修饰在蛋白质加工、成熟的过程中发挥着重要的作用，它可以改变蛋白质的物理、化学性质，影响蛋白质的空间构象、立体位阻及其稳定性，进而对蛋白质的生物学活性产生作用，引起蛋白质的功能改变。
修饰基团自身的结构特性对蛋白质的性质、功能也会产生深远的影响。
在已有的研究基础上，综述蛋白质翻译后修饰的主要类型以及各修饰作用潜在的生物学功能。
[关键词]: 蛋白质翻译后修饰糖基化乙酰化泛素化磷酸化生命有机体是一个复杂、动态的系统，时刻进行着不断的新陈代谢，产生新物质、清除废物质及有害物质、协调各个部位间的功能发挥。
偶尔该系统也会发生紊乱，引发各种异常功能，出现疾病的症状。
而这所有的一切都依赖于生物大分子蛋白质。
蛋白质是机体内各种功能的执行者，如机体免疫、细胞凋亡、信号转导、刺激反应及个体发育等。
蛋白质功能的正常发挥决定着有机体能否有序、高效的进行。
体内基因表达产物的正确折叠、空间构象的正确形成决定了蛋白质的正常功能，而翻译后修饰在这个成熟过程中发挥着重要的调节作用。
因为翻译后修饰使蛋白质的结构更为复杂，功能更为完善，调节更为精细，作用更为专一。
并且细胞内许多蛋白质的功能也是通过动态的蛋白质翻译后修饰来调控的; 细胞的许多生理功能，例如细胞对外界环境的应答［1，2］，也是通过动态的蛋白质翻译后修饰来实现的。
正是这种蛋白质翻译后修饰的作用，使得一个基因并不只对应一个蛋白质，从而赋予生命过程更多的复杂性。
因此，阐明蛋白质翻译后修饰的类型、机制及其功能对保障生命有机体的正常运转，预防、治疗相关的疾病有着重要意义。
1 蛋白质翻译后修饰类型蛋白质翻译后修饰是一个复杂的过程，目前在真核生物中20 种以上的修饰类型，比较常见的为糖基化、乙酰化、泛素化、磷酸化以及近年发现的SUMO化。
1.1 糖基化在真核细胞中普遍存在低聚糖通过糖苷键与蛋白质上特定的氨基酸共价结合的形式，主要包括O糖基化、N 糖基化、C 甘露糖化和GPI ( glycophosphatidlyinositol)锚定连接［3］。
肿瘤细胞蛋白质翻译后修饰图谱的研究
肿瘤细胞蛋白质翻译后修饰图谱的研究随着科技的发展和细胞生物学的研究深入，我们对于肿瘤细胞的认识逐渐加深。
在肿瘤细胞发生的过程中，蛋白质修饰起着至关重要的作用。
而近年来，肿瘤细胞蛋白质翻译后修饰图谱的研究成为了热门话题。
一、蛋白质修饰的定义和分类蛋白质修饰是指在蛋白质合成完成后，在蛋白质的化学结构上与化合物相结合或催化反应，从而改变蛋白质的各种性质和功能。
蛋白质修饰可以分为两类：翻译前修饰和翻译后修饰。
其中，翻译后修饰分为糖基化、磷酸化、酰化、甲基化等多种类型。
二、肿瘤细胞蛋白质翻译后修饰图谱的意义肿瘤细胞的生长和分化异常，其蛋白质表达也会发生变化，而这些蛋白质可能会发生翻译后修饰。
因此，通过研究肿瘤细胞蛋白质翻译后修饰图谱，我们可以了解到这些蛋白质在肿瘤生长和发展过程中的变化情况，为肿瘤的研究提供更深入的信息。
三、肿瘤细胞蛋白质翻译后修饰图谱的研究方法目前，研究人员主要采用质谱技术来研究肿瘤细胞蛋白质翻译后修饰图谱。
质谱技术的应用可以对蛋白质进行高通量、精确的鉴定和定量，从而更好地了解蛋白质的修饰情况。
四、肿瘤细胞蛋白质翻译后修饰图谱研究的进展自从质谱技术的应用推动了肿瘤细胞蛋白质翻译后修饰图谱的研究后，相关研究取得了一系列的进展。
例如，在结直肠癌的研究中，通过鉴定和定量蛋白质磷酸化水平的变化，研究人员可以发现一些具有诊断和治疗价值的分子；在乳腺癌研究中，已经发现了一些新的蛋白质修饰，有可能成为肿瘤治疗的新靶点。
五、肿瘤细胞蛋白质翻译后修饰图谱研究的前景肿瘤细胞蛋白质翻译后修饰图谱的研究前景十分广阔。
未来，我们可以通过从不同层面进行研究，比如从不同细胞类型、不同软组织和恶性实体肿瘤的蛋白质修饰图谱入手，进一步了解肿瘤的致病机制，为肿瘤的预防和治疗提供更多的研究依据和指导。
结语肿瘤细胞蛋白质翻译后修饰图谱的研究将为我们对肿瘤的认识带来更为深刻的理解和启示。
随着研究方法的不断改进和提高，我们相信这将会成为未来肿瘤研究中的重要领域之一。
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蛋白质是细胞中生命活动的主要物质，因此研究它们在细胞中的翻译后修饰（POST）具有重要意义。
近年来，利用质谱技术研究蛋白质翻译后修饰受到越来越多的关注。
本文就质谱技术在蛋白质翻译后修饰研究中发挥的作用和研究最新进展进行概述。
质谱技术是蛋白质翻译后修饰研究的重要手段。
它不仅能够确定蛋白质的组成成分，而且在高分辨率下能够检测蛋白质的翻译后修饰。
近年来，质谱技术在蛋白质翻译后修饰研究方面的应用取得了许多重大进展，包括蛋白质的翻译后修饰的普遍性、特异性和动态性等。
质谱技术在蛋白质翻译后修饰研究中发挥了重要作用。
例如，它可以用来研究蛋白质翻译后修饰的结构特性，如辅酶Q受体和酮基转移酶介导的修饰，并对相关的生物学功能和疾病机理进行深入研究。
此外，质谱技术还可以用于识别蛋白质翻译后修饰的特异性，以及蛋白质翻译后修饰与多肽结构之间的关系。
随着质谱技术的发展，研究蛋白质翻译后修饰的方法也越来越先进，更多的新技术和新方法正在被开发应用。
例如，随着质谱技术日益完善，受体靶向技术（RTS）和蛋白组学（Proteomics）等新技术和新方法已被广泛应用于探究蛋白质翻译后修饰的特点和机制，大大促进了细胞蛋白质修饰的深入研究。
总之，质谱技术为蛋白质翻译后修饰的研究发展了重要工具，为蛋白质修饰的研究提供了全新的深刻见解和实践应用的机遇。
未来，随着质谱技术的进一步完善，将继续发挥重要作用，以促进蛋白质翻译后修饰研究的最新进展。
综上所述，质谱技术在蛋白质翻译后修饰研究中发挥了重要作用，为蛋白质翻译后修饰的深入研究和应用提供了重要的理论依据和实践支持。
未来，随着质谱技术的进一步发展，将有望进一步促进蛋白质翻译后修饰的研究。
生物翻译后修饰在蛋白质结构和功能调控中的重要性研究
生物翻译后修饰在蛋白质结构和功能调控中的重要性研究生物翻译是指在细胞中将RNA转化为蛋白质的过程。
在这个过程中，翻译后修饰是非常重要的，它可以影响蛋白质的结构和功能。
通过研究翻译后修饰，我们可以更好地了解蛋白质的生物学作用和调控机制。
一、什么是翻译后修饰翻译后修饰是指蛋白质翻译完成后，在蛋白质链上发生的各种化学修饰过程。
这些修饰可以影响蛋白质的结构、稳定性、活性、定位和相互作用能力等。
翻译后修饰的种类很多，包括磷酸化、甲基化、乙酰化、糖基化、脂肪酰化、泛素化等。
这些修饰在蛋白质中起到不同的作用，如调节酶活性、控制蛋白质的分泌和定位、参与细胞信号传导等。
二、生物翻译后修饰的重要性翻译后修饰对蛋白质结构和功能的调控非常关键。
通过翻译后修饰，细胞可以对蛋白质进行精细的调节，让蛋白质在不同的环境中发挥不同的作用。
1. 调节酶的活性翻译后修饰可以影响酶的活性。
例如磷酸化可以改变蛋白质三维结构，从而影响酶的催化能力。
磷酸化还可以调节蛋白质的亲水性和亲静电性，影响酶的受体特异性和互作能力。
此外，泛素化可以调节蛋白质的稳定性和代谢途径，从而影响相关酶的活性。
2. 控制蛋白质的分泌和定位翻译后修饰可以调控蛋白质的定位和分泌。
例如甲基化和乙酰化可以调节蛋白质的核定位和细胞质定位。
而糖基化和脂肪酰化可以控制蛋白质的分泌途径和抵御降解和被病原微生物攻击的能力。
3. 参与细胞信号传导翻译后修饰还可以参与细胞信号传导。
例如磷酸化和泛素化可以改变蛋白质的互作能力和参与信号传导途径。
而锌指蛋白的乙酰化则能够影响转录因子的互作性和基因表达。
三、翻译后修饰在疾病中的作用翻译后修饰在多种疾病中都发挥着非常重要的作用。
例如磷酸化异常可以导致多种肿瘤和神经退行性疾病。
乙酰化失调也与多种疾病有关，如糖尿病、癌症等。
此外，脂肪酰化和泛素化还与一些常见的疾病如心血管病、代谢性疾病等有关。
四、翻译后修饰的研究进展近年来，翻译后修饰的研究进展非常迅速。
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。
蛋白质翻译后修饰研究进展_胡笳
评述第50卷第11期 2005年6月蛋白质翻译后修饰研究进展胡笳郭燕婷李艳梅*(清华大学化学系, 生命有机磷化学及化学生物学教育部重点实验室, 北京 100084. *联系人, E-mail: liym@)摘要蛋白质翻译后修饰在生命体中具有十分重要的作用. 它使蛋白质的结构更为复杂, 功能更为完善, 调节更为精细, 作用更为专一. 常见的蛋白质翻译后修饰过程有泛素化、磷酸化、糖基化、脂基化、甲基化和乙酰化等. 泛素化对于细胞分化与凋亡、DNA修复、免疫应答和应激反应等生理过程起着重要作用; 磷酸化涉及细胞信号转导、神经活动、肌肉收缩以及细胞的增殖、发育和分化等生理病理过程;糖基化在许多生物过程中如免疫保护、病毒的复制、细胞生长、炎症的产生等起着重要的作用; 脂基化对于生物体内的信号转导过程起着非常关键的作用; 组蛋白上的甲基化和乙酰化与转录调节有关. 在体内, 各种翻译后修饰过程不是孤立存在的. 本文对上述几种类型的蛋白质翻译后修饰的研究近况进行了综述, 讨论了各种翻译后修饰形式相互影响、相互协调的关系.关键词蛋白质翻译后修饰泛素化磷酸化糖基化脂基化甲基化乙酰化以色列科学家A. Ciechanover, A. Hershko 和美国科学家O. Rose由于揭示了泛素调节的蛋白质降解机理, 指明了蛋白质降解研究的方向, 获得2004年诺贝尔化学奖. 这一研究成果有助于人类进一步认识自身免疫系统, 在DNA修复和控制、人类疾病的治疗方面具有重要意义.蛋白质的泛素化, 其实是蛋白质翻译后修饰的一种. 蛋白质翻译后修饰, 是指在mRNA被翻译成蛋白质后, 对蛋白质上个别氨基酸残基进行共价修饰的过程. 蛋白质翻译后修饰在生命体中具有十分重要的作用. 人类基因组计划的完成是20世纪最伟大的科技成果之一. 在对人类基因组进行仔细研究后发现, 人类基因大约有30000~50000个[1], 这仅仅是线虫和果蝇染色体基因数的3~5倍. 而生命体内复杂生命过程的调控, 仅仅靠这样小数目的基因远不能满足需要. 因此, 蛋白质翻译后修饰过程尤为重要. 它使蛋白质的结构更为复杂, 功能更为完善, 调节更为精细, 作用更为专一. 细胞内许多蛋白质的功能, 是通过动态的蛋白质翻译后修饰来调控的; 细胞的许多生理功能, 例如细胞对外界环境的应答[2], 也是通过动态的蛋白质翻译后修饰来实现的. 人类生命过程的复杂性不单是基因直接表达的结果, 正是蛋白质翻译后修饰, 使得一个基因并不只对应一个蛋白质, 从而赋予人类生命过程更多的复杂性.1蛋白质翻译后修饰过程在真核动物细胞中有20多种蛋白质翻译后修饰过程, 常见的有泛素化、磷酸化、糖基化、脂基化、甲基化和乙酰化等. 近年来, 随着人类基因组和蛋白质组学工作的开展, 关于蛋白质翻译后修饰的研究也取得一系列进展.1.1泛素化一直以来, 人们都忽视了蛋白质水解酶参与的细胞功能的调控. 泛素和与其相关的蛋白水解酶的发现, 给整个科学界带来了革命性的影响. 泛素由76个氨基酸组成, 高度保守, 普遍存在于真核细胞内, 故名泛素. 共价结合泛素的蛋白质能被蛋白酶识别并降解, 这是细胞内短寿命蛋白和一些异常蛋白降解的普遍途径. 与消化道内进行的蛋白质水解不同, 从泛素与蛋白的结合到将蛋白水解成小的肽段, 整个水解过程需要能量参与[3]. 人们开始意识到泛素-蛋白酶系统是一个对于真核细胞非常重要的调节系统.(1) 泛素-蛋白酶系统. 泛素-蛋白酶系统是存在于所有真核生物细胞的调控系统[4]. 20世纪70~80年代, 泛素调节蛋白质降解的机理之谜被揭开(图1), 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)[5~7]. 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(图2). 目前发现的DUBs可分为两大类: 泛素碳端水解酶(ubiquitin C-terminal hydrolases, UCHs)和泛素特异性蛋白酶(ubiquitin-spicific pro-第50卷 第11期 2005年6月评 述图1 泛素-蛋白酶系统对蛋白特异性水解机理[7]图2 DUBs 参与的泛素化调控[8]cessing proteases, UBPs), 两者都是半胱氨酸水解酶[8]. 通常情况下, UCHs 主要水解羰基端的酯和泛素的氨基键, 也可以分解泛素前体, 生成活泼的泛素分子; UBPs 分解泛素多聚体链.(2) 泛素化在生命体中的作用. 泛素化对于细胞分化、细胞器的生物合成、细胞凋亡、DNA 修复、新蛋白生成、调控细胞增殖、蛋白质输运、免疫应答和应激反应等生理过程都起到很重要的作用.Bence 等[9]发现, 蛋白的沉积可直接削弱泛素-蛋白酶系统的功能. 两种不相关但有聚合倾向的蛋白的瞬时表达, 几乎可以完全抑制泛素-蛋白酶系统. 由于泛素介导的蛋白质水解在调节细胞活动中的重要地位, 引起蛋白聚集的潜在机制将导致细胞的紊乱和细胞凋亡.神经元包含体中含有泛素化的纤维状蛋白沉积物, 是很多人类神经退行性疾病如老年痴呆、帕金森病的主要特征[10,11]. Engelender 等[11]发现 Lewy 体中存在泛素连接酶E3 SIAH-1, SIAH-2 与synphilin-1的相互作用. Synphilin-1/SIAH 复合物无法水解, 导致生成了大量泛素化的细胞内含物. 与synphilin-1的情况类似, 在完整的细胞内, SIAH-2与α-synuclien 作用使之单泛素化, 单泛素化蛋白是无法被蛋白水解酶特异性地水解. 如果泛素-蛋白酶系统无法水解蛋白, 会导致细胞内含物的形成. Layfield 等[12]通过在评 述第50卷 第11期 2005年6月分子水平检查含泛素的包含体, 对包含体中出现泛素化蛋白给予了新的解释: 包含体中泛素化蛋白的出现, 不能说明是由泛素介导的蛋白质水解的失调所引起的, 而可能是细胞二级的、保护性的反应. 泛素化很可能是一个后续过程. 在这样一个假设模型下, 其他因素更易促进包含体的形成.泛素化也是组蛋白修饰的一种重要形式, 组蛋白的H2A 和H2B 是泛素化多发位点, 已经找到了组蛋白H2B 泛素化酶[13~15], 并且发现组蛋白H2B 泛素化和组蛋白甲基化存在关联[16]. Wang 等[17]对一种E3 hPRC1L (human polycomb repressive complex 1-like)进行纯化, 并对其功能进行确认, 发现hPRC1L 特异性地作用于组蛋白H2A, 对核小体组蛋白H2A 的Lys 119单泛素化. 另外, S. cerev isiae H2B C 端的Lys 123是E3 Rad6的作用底物, 这种修饰对减数分裂和有丝分裂都很重要. TBP 相关复合物Taf II 250被证明能泛素化修饰H1, 这也可能和转录有关[18].激活子的泛素化对于转录激活是十分重要的. 2001年 Salghetti 等[19]提出, 泛素化可以作为激活作用和激活子重新构造的双信号, 调节TAD 功能. E3 Met30使转录激活子VP16 TAD 泛素化.在对p53的研究中发现, HAUSP (herpes virus- associated ubiquitin specific protease)是一种在体内外能对p53去泛素化的蛋白, 在Mdm2存在下仍可稳定p53[20]. 在体内外, COP1可作为泛素蛋白连接酶特异性地与p53结合, 然后依靠泛素-蛋白酶系统将其水解, 阻止p53介导的转录和细胞凋亡[21]. 1.2 磷酸化磷酸化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[22,23]. 磷酸化的作用位点为蛋白上的Ser, Thr, Tyr 残基. 在磷酸化调节过程中, 细胞的形态和功能都发生改变.可逆的磷酸化过程几乎涉及所有的生理及病理过程(图3), 如细胞信号转导、肿瘤发生、新陈代谢、神经活动、肌肉收缩以及细胞的增殖、发育和分化等. Fisher 和Krebs 因其在蛋白质可逆磷酸化作为一种生物调节机制方面的研究而获得1992年诺贝尔生理学及医学奖.在细胞信号转导过程中, 作为细胞信号的一些图3 磷酸化调节细胞过程第50卷第11期 2005年6月评述激素或细胞因子, 与细胞膜受体或细胞内受体结合并被激酶激活, 激素或信号因子随着激酶的磷酸化也被磷酸化, 引起细胞内的信号效应.在癌症研究中发现, 微管蛋白的磷酸化可能导致癌症的发生. 细胞中使用“最后检验点策略”(LCP)控制细胞凋亡, 即将含有硝基化酪氨酸的α-微管蛋白组装到微管上, 这将导致微管功能失常而最终导致细胞凋亡. 但如果微管蛋白酪氨酸连接酶(TTL)被磷酸化, 将可能使细胞“躲过”LCP控制的细胞凋亡, 从而最终发展成为癌细胞[24].在DNA新陈代谢的研究中发现, 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DNA的修复[25].Cabrejos等[26]研究了脊椎动物蛋白激酶CK2催化通用转录因子TFⅡA, TFⅡE, TFⅡF和RNA聚合酶Ⅱ(RNAPⅡ)的磷酸化作用. 结果显示, TFⅡA, TFⅡE和TFⅡF最大的亚单元被CK2全酶磷酸化, RNA聚合酶Ⅱ的214 kD和20.5 kD亚基被CK2磷酸化; TFⅡA, TFⅡF和RNAPⅡ的磷酸化促进了Ad-MLP启动子在TATA box上形成复合物, 其中TFⅡF 的磷酸化促进转录, RNA聚合酶Ⅱ的磷酸化则对转录有明显的抑制作用.Maile 等[27]在对组蛋白磷酸化的研究中发现, 果蝇通用转录因子TFⅡD亚单位TAF1的C端激酶结构域(carboxyl-terminal kinase domain, CTK)对组蛋白H2B上进化保守的丝氨酸33(H2B-S33)进行磷酸化. 细胞周期调节基因string和分割基因giant的启动子H2B-S33的磷酸化与转录活性相关.Evans等[28]在对肝炎病毒C(HCV)非结构蛋白5A (NS5A)的研究中发现, RNA的有效复制需要HCV NS5A和hVAP-A(human vesicle-associated membrane protein-associated protein A)的相互作用. 进一步的研究发现, 抑制NS5A磷酸化的适应性突变, 可促进其与hVAP-A的结合. NS5A的磷酸化负向调节滤过性病毒RNA的复制.Jones等[29]发现了一个新的调控SHP-1的机制:通过蛋白激酶Cα催化SHP-1 C端Ser591磷酸化, 磷酸化负向调节SHP-1的活性, 即SHP-1的磷酸化导致它在体外对Vav1酪氨酸去磷酸化能力的降低, 进而导致底物酪氨酸磷酸化程度加深.李艳梅等1,2)研究发现蛋白质的磷酸化通过氢键作用从而改变蛋白的局部构象. 在对c-Fos蛋白C端结构域上的磷酸化修饰的研究中, 发现S362的磷酸化引发了局部构象的改变进而影响turn结构的稳定性3). 另外采用MALDI-TOF MS对源自磷酸化蛋白的磷肽进行了源后裂解(PSD)的分析. 探索出了不同氨基酸磷酸化的磷肽在MALDI-TOF MS中源后裂解的规律, 提供了磷肽中磷酸化位点的信息[30].1.3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.蛋白质糖基化可以按照氨基酸和糖的连接方式分为四类: O位糖基化、N位糖基化、C位甘露糖化以及 GPI (glycophosphatidlyinositol)锚定连接[31].O位糖基化多发生在临近脯氨酸的丝氨酸或苏氨酸残基上, 糖基化位点处的蛋白多为β构型. O位多聚糖以逐步加接单糖的形式形成低聚糖. 目前没有发现特异的蛋白序列作为糖基化位点. O位糖基化反应发生在细胞内两个部位, 一是发生在高尔基体上, 一是发生在细胞核或细胞质中[32]. 发生在高尔基体上的糖基化, 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、海藻糖等的还原端. 分泌蛋白和膜结合蛋白O位糖基化发生在N位糖基化及蛋白折叠之后[33], 在高尔基体顺面上完成[34]. 发生在细胞核和细胞质中的糖基化是在丝氨酸或苏氨酸残基上连接一个单糖: N-乙酰葡萄糖胺[31]. 在哺乳动物体内最常见的O位糖基化形式是由GalNAc转移酶催化的O-GalNAc 糖基化, 进而连接Gal, GalNAc或者GlcNAc部分.O-GlcNAc糖基化从构象上分为两类: O-α- GlcNAc和O-β-GlcNAc, 且此糖基化过程可逆[31]. 它1) Luo S Z, Li Y M, Su X Y, et al. Hydrogen-bonding interactions induced by phosphorylation stereochemically influences the local structure of peptides. Chem Biochem, 待发表2) Luo S Z, LI Y M, Chen Z Z, et al. Synthesis and matrix assisted laser desorption/ionization time of flight (MALDI-TOF) mass spectrometry study of phosphopeptide. Letters in Peptide Science, 2004, 10: 57~623) 李艳梅, 罗施中, 黄志平, 等. 利用MALDI-TOF鉴定蛋白质翻译后修饰位点的研究. 中国蛋白质组学第二届学术会议论文集, 大连, 2004. 66~67评述第50卷第11期 2005年6月主要有三个特征: 糖基化位点与蛋白激酶作用位点相似; 糖基化与磷酸化相互抑制, 对很多蛋白有去磷酸化作用; O-GlcNAc糖基化高度动态, 对细胞信号等能做出快速反应[32].N位糖基化是在内质网上由糖基转移酶催化, 在内分泌蛋白和膜结合蛋白的天冬酰氨残基的氨基上结合寡糖的过程. 普遍认为N位糖基化发生在蛋白Asn-Xaa-Ser/Thr(Xaa为除脯氨酸外的所有氨基酸残基)序列上[35], 少数情况下Asn-Xaa-Cys序列也作为糖基化位点[31].C位甘露糖化是将一分子α-mannopyranosyl残基通过C—C键连接到色氨酸吲哚环C-2上, 这种糖基化方式多发生在模体 W-X-X-W, W-X-X-C或者W-X-X-F的第一个色氨酸残基上. GPI锚定连接指的是磷脂酰-纤维糖组在靠近蛋白C端部位结合, 将蛋白连接到细胞膜上[31,32].(1) 糖基化位点分析. 糖基化位点的确定需要对蛋白进行消化水解、分离, 并采用质谱(MS)或串联质谱(MS/MS)等检测手段. 液相色谱(LC)与MS相结合, 也为在水解混合物中确定糖基化位点提供了可靠的方法. Krokhin等[36]利用MALDI技术对糖基化位点进行指认和确定, 并着手糖肽先导物离子自动指认软件的开发工作.(2) 糖蛋白的合成. 糖蛋白的合成一直阻碍研究蛋白质糖基化对蛋白功能和结构的影响, 当涉及到对类似物进行选择性修饰时化学合成尤为困难.2004年, Zhang等[37]报道了一种共翻译合成法, 以得到选择性糖基化修饰蛋白. 被修饰的氨基酸可被基因编码. 该法可广泛应用于其他类型的后修饰的蛋白合成. 同时也提供了一种制备糖肽药物的潜在手段.近期研究发现人类胃肠道病原体(Campylobacter jejuni)内N位糖基化途径, 在C. jejuni及相关种类细菌Campylobacter coli. 内O位糖基化途径也被确认, 这为糖肽生物合成的研究提供了模型. 上述两种细菌体内的N和O位糖基化途径与真核生物体内的相似, 具有相似的生物学功能, 其基因类似物在其他有机体内也能找到, 连接到糖肽上的多聚糖复合物具有普遍的生物合成前体[38].(3) 糖基化在生命体中的作用. 蛋白质的糖基化影响蛋白的功能[39], 在许多生物过程中起着重要的作用, 如免疫保护、病毒的复制、细胞生长、细胞与细胞之间的黏附、炎症的产生等. 很多蛋白, 如转录因子、核小孔蛋白、热休克蛋白、RNA聚合酶Ⅱ、致癌基因翻译产物、酶等, 都发现了糖基化这种翻译后修饰方式[40](图4). 糖基化异常经常导致疾病的发生. 在帕金森病、风湿性关节炎和其他与自由基相关的疾病患者体内, 检测到铁转移蛋白糖基化水平过高. 铁转移蛋白是一种糖基化的金属转运血清蛋白, 糖基化稳定了铁转移蛋白, 间接地调节了铁离子的平衡[41]. 另有大量文献报道糖基化的紊乱与迅速发展的肌营养不良相关: Muntoni等[42]通过对糖基转移酶活性的鉴定, 发现导致肌肉营养失调的新机制. 在所有的病例中, 普遍存在非正常的α-dystroglycan糖基化.李艳梅等1)研究了O-GlcNAc修饰的功能性多肽的合成, O-GlcNAc修饰对多肽构象和生物功能的影响及O-GlcNAc和O-phosphorylation修饰对调节作用的联系与影响.基于糖基化在生物体内的重要作用, 以糖基化作为治疗位点的药物也相继问世, 治疗机制是对于相应的酶进行调节. 含亚氨基的糖是单糖的模拟物, 它用N原子替代了环上的O原子. 亚氨基糖家族可以抑制许多糖基化酶, 包括ER α-葡糖苷酶Ⅰ, Ⅱ以及神经酰胺特异性糖基转移酶. 对ER α-葡糖苷酶低水平的抑制, 可以治疗滤过性病毒感染而不危害宿主细胞. 亚氨基糖N-nonyl-deoxynojirimycin (N-nonyl- DNI)对肝炎病毒B动物模型、小牛腹泻病毒模型和肝炎病毒C体外模型, 都具有抗病毒活性[43].1.4脂基化蛋白质脂基化为长脂肪链通过O或者S原子与蛋白质缀合得到蛋白缀合物的过程, 通常是蛋白质分子中半胱氨酸残基的S键被棕榈酰基乙酰化, 或者被法呢基烷基化. 这两种脂肪链通常共同修饰同一个蛋白质分子, 通过脂肪链与生物磷脂膜良好的相溶性, 将蛋白质固定在细胞膜上[39].脂蛋白是一类膜结合蛋白, 其特定的脂肪链修饰, 帮助这类蛋白在细胞膜上定位, 并进一步协助该蛋白发挥生物功能. 近年来生物物理学研究发现, 脂蛋白只有固定在膜上之后, 才有参与生物功能的活1) 陈永湘, 李艳梅, Schlummer S, 等. O-GlcNAc修饰多肽的化学合成与功能研究. 第三届全国化学生物学学术讨论会论文摘要集. 长沙, 2004. 3~15第50卷 第11期 2005年6月评 述图4 细胞中涉及糖基化的蛋白质[40]性[2].(1) 脂蛋白的合成. 近10年来, 人们采用基因工程和有机合成相结合的方法合成脂蛋白缀合物, Waldmann 等[44]在此方面的研究取得了重大突破. 他们应用酶和贵金属作为催化剂, 利用固相合成法合成脂修饰的多肽. 合成中引入一种人工的连接基团, 并使用马来酰亚胺己酸(MIC)作为保护基. 通过该基团与Cys 形成S 键, 将多肽片段与通过基因工程得到的截断了C 端的蛋白质结合起来. 体外实验发现, 这些蛋白具有很好的生物功能. SPR 测试发现脂蛋白和膜的结合力比较强, 通过荧光显微技术观察这种脂蛋白在细胞中的分布情况, 发现与生物体内的现象非常接近. 2003年, Waldmann 等[45]又提出了合成脂基中含有光学活性苯甲酮的法呢基修饰N-Ras 七肽的方法. 该合成策略是以固相合成带有N 端七肽的片断聚合为基础. 其中, 合成的七肽缀合物带有不同法呢基类似物修饰的半胱氨酸甲酯. 运用该法还合成了与四种法呢基类似物相连的24肽, 其中的两种光学活性缀合物与人致瘤N-RasG12V ∆181相连. 细胞转化实验显示这种半合成蛋白仍保持生理活性.(2) 脂基化在生命体中的作用. 脂基化对于生物体内的信号转导过程起着非常关键的作用, 脂基化蛋白相当于细胞信号转导的开关. 在人体信号转导过程中, 从生长因子到基因表达的调控需要经过一系列的过程. 信号从生长因子受体转导到含有SH2结构域的接头蛋白, 再继续转导到鸟苷酸交换因子, 然后转导到Ras 蛋白, Ras 蛋白与GTPd 的结合, 对整个信号转导过程起到开关的作用. Ras 在生物体内的循环过程如图5所示. 近年来提出Ras 蛋白是一种很有效的药物靶点.非正常修饰的脂蛋白, 会影响信号转导的过程. 在30％的人体肿瘤中都发现了Ras 蛋白的变体, 其中80％肿瘤为恶性[46]. 在细胞内, 产生非正常修饰的原图5 Ras 蛋白在细胞内循环示意图评述第50卷第11期 2005年6月因是Ras蛋白发生了点突变, 是化学信号刺激还是基因变异导致了Ras蛋白的突变, 尚不清楚. 以蛋白质脂基化作为药物靶点已取得一定成绩. 法呢基转移酶抑制剂在抗肿瘤治疗中具有很好的疗效[47], 而对于正常的细胞却没有任何毒性. 同样, 棕榈酰基转移酶抑制剂也表现出抗肿瘤特性, 对于乳腺癌、前列腺癌等均有作用.1.5甲基化蛋白质的甲基化同其他翻译后修饰过程一样, 机理复杂, 在生命调控过程中地位重要. 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. 另外也有对天冬氨酸或谷氨酸侧链羧基进行甲基化形成甲酯的形式, 这里主要关注前一种甲基化形式. 甲基化增加了立体阻力, 并且取代了氨基的氢, 影响了氢键的形成. 因此, 甲基化可以调控分子间和分子与目标蛋白的相互作用.(1) 精氨酸甲基化分类. 1967年, Paik和Kim发现了精氨酸的甲基化, 并发现了它在信号转导、转录活化、蛋白质分拣等生命过程中所起的作用. 许多蛋白都可以进行精氨酸甲基化. 真核细胞中, 甲基化精氨酸有三种: N G-单甲基化精氨酸(MMA), N G N G(不对称)二甲基化精氨酸(aDMA)和N G N’G (对称)二甲基化精氨酸(sDMA). 不同蛋白的精氨酸残基采取不同的甲基化形式, 有些蛋白也可采用多种甲基化形式. 异核核糖核酸蛋白(hnRNPs)和其他RNA结合蛋白的甲基化经常是在RGG三肽片段上. 同时, 所有RGG片段中的精氨酸甲基化, 都是单甲基化和不对称二甲基化而不是对称二甲基化; 在RXR片段和RG片段中也是不对称二甲基化; 而髓鞘碱蛋白(myelin basic protein, MBP)的精氨酸残基不仅可以单甲基化, 而且还可以进行对称二甲基化; SmD1蛋白和SmD3蛋白中的精氨酸残基进行对称二甲基化. 与hnRNPs不同, 髓鞘碱蛋白, SmD1蛋白和SmD3蛋白中甲基化的精氨酸位于GRG三肽片段中, 这说明精氨酸残基前后一两个位置上的氨基酸种类不同, 可能影响其甲基化形式.(2) 组蛋白上的甲基化修饰. 组蛋白对于转录等过程至关重要, 它是通过对其末端的化学修饰作用如磷酸化、乙酰化和甲基化等参与细胞核中生命活动. 组蛋白赖氨酸和精氨酸的甲基化同转录调节和异染色体的形成有关[48]. 总之, 组蛋白乙酰化水平增加与转录活性增强有关, 而组蛋白甲基化修饰的结果则相对复杂, 它可以是转录增强或转录抑制.(ⅰ) 组蛋白赖氨酸甲基化. 组蛋白赖氨酸甲基化发生在H3-K4, H3-K9, H3-K27, H3-K36, H3-K79和H4-K20上, 还可发生于H1 N端. H3-K9, H3-K27, H4-K20的甲基化与染色体的钝化过程有关, 而H4-K9的甲基化可能与大范围的染色质水平的抑制有关. H3-K4, H3-K36, H3-K79位的甲基化与染色体转录激活过程有关, 其中H3-K4的单甲基化修饰可以对抗H4-K9甲基化所导致的基因抑制[49].2001年, Hisashi等[50]首先证明了组蛋白H3-K9甲基化和DNA甲基化的关联. 对脉胞菌N. crassa中DNA甲基化缺陷的突变株进行基因扫描, 鉴定出一个包含SET结构域的基因dim-5. Dim-5是一个H3 组蛋白甲基转移酶(HMTase), 其对H3-K9的甲基化能够直接或间接通过一个对甲基化H3-K9位点有亲和作用的介导子来结合DNA甲基化酶. 2002年, Jackson等[51]对拟南芥kryptonite突变株的功能分析进一步证实了这一关系.Shi等人[52]研究发现, 胺氧化酶的核同源物LSD1(KIAA0601)可作为组蛋白去甲基化酶和转录共抑制子.LSD1专一地使组蛋白H3 Lys4去甲基化. 赖氨酸去甲基化反应通过氧化反应发生, 产生甲醛. 重要的是,LSD1经RNAi抑制后, 引起H3 Lys4甲基化的增加和相应的目标基因的抑制, 表明LSD1通过组蛋白去甲基化抑制转录. 这个研究揭示了组蛋白甲基化是通过组蛋白甲基化酶和去甲基化酶进行动态调控的.(ⅱ) 组蛋白精氨酸甲基化. 组蛋白精氨酸甲基化位点为H3-R2, H3-R4, H3-R17, H3-R26, 它们都可以增强转录.虽然人们早已了解组蛋白甲基转移酶, 但尚未发现去甲基化酶. 2004年, Cuthbert 等[53]提出了“deimination”的过程, 即将组蛋白的精氨酸转变为瓜氨酸, 用以拮抗在精氨酸上的甲基化. 随后, Wang 等[54]的研究显示, PAD4 (peptidyl arginine deiminase 4)通过将甲基精氨酸转换成瓜氨酸, 调节组蛋白精氨酸甲基化, 同时生成甲氨. 研究发现PADI4 (peptidyl arginine deiminase 4, Wang 等将其缩写为PAD4)特异地作用于H3末端的精氨酸残基R2, R8, R17和R26, 使之转变为胍氨酸. 由PAD4介导的deimination过程。
蛋白质翻译后修饰研究进展
蛋白质翻译后修饰研究进展蛋白质是人体最基本的生物分子之一，是构成人体各种细胞和组织的重要组成成分，扮演着重要的生理和生化功能。
翻译后修饰是指蛋白质翻译成链式多肽后，通过一系列的生化反应，发生改变，最终形成成熟、可功能化的生物分子。
对蛋白质翻译后修饰的研究，不仅有助于深入了解蛋白质功能及其调节机制，还可以为人类疾病的治疗提供新思路和方法。
首先，蛋白质翻译后修饰可分为多种类型。
其中，最为常见的是糖基化修饰和磷酸化修饰。
糖基化修饰是指蛋白质分子中的氨基酸残基与糖分子发生共价结合，从而改变蛋白质的物理、化学特性，影响其生物学功能。
而磷酸化修饰是指磷酸分子与特定的氨基酸残基结合，通过改变蛋白质结构和性质，进而调控细胞生长、分化、凋亡等生理过程。
其次，蛋白质翻译后修饰的研究领域也越来越广泛。
从最初对少数蛋白质的修饰研究，到现在对于蛋白质组修饰的系统分析，人们对翻译后修饰的研究日益深入。
例如，近年来出现了原位磷酸化检测技术，可以通过荧光等方式实时监测单个细胞中特定蛋白质的磷酸化状态变化，为探究细胞信号转导等生理过程提供了新的途径和手段。
此外，蛋白质翻译后修饰的研究也在医学领域发挥着重要的作用。
一些疾病的发生和发展可能与蛋白质翻译后修饰异常有关，例如：糖尿病与蛋白质糖基化修饰、癌症与蛋白质磷酸化修饰等。
因此，针对不同疾病的研究，可以通过改变蛋白质翻译后的修饰方式，来达到治疗和预防疾病的效果，例如：通过抑制PDPK1（对多种恶性肿瘤的治疗潜在靶点）的磷酸化修饰来抑制肿瘤细胞的增殖等。
最后，蛋白质翻译后修饰的研究依然面临着许多未知的难题。
例如：对蛋白质翻译后修饰的定量、定位等技术仍需不断完善，同时食品、环境等外部因素对蛋白质翻译后修饰的影响也需进一步探究等。
通过对这些问题的不断解决，我们可以更好地了解和利用蛋白质翻译后修饰的知识，为人类健康和医学进步做出更大的贡献。
总而言之，蛋白质翻译后修饰在生物学、医学等多个领域具有广泛的应用前景。
蛋白质翻译后修饰及其功能研究
蛋白质翻译后修饰及其功能研究蛋白质是细胞中最重要的组成部分之一，蛋白质的功能十分复杂多样，而不同的蛋白质表现出不同的性质和功能，则是由于这些蛋白质的翻译后修饰如：乙酰化、磷酸化、甲基化和泛素化等。
这些修饰能够影响蛋白质的活性、稳定性和与其他分子的相互作用，从而影响蛋白质的生物学功能。
本文将探讨蛋白质翻译后修饰及其功能研究。
一、蛋白质修饰的种类（一）乙酰化乙酰化是指乙酰辅酶A-依赖性酰化酶加入乙酰基到蛋白质螺旋、转折、嵌套或裂解的赖氨酸残基上。
这种修饰是一个十分普遍的翻译后修饰，与染色质的调节关系密切。
蛋白质乙酰化的基本功能是调节蛋白质活性、蛋白质定位，以及蛋白质在细胞周期、发育和代谢过程中的功能。
（二）磷酸化磷酸化是指酶类作用于蛋白质上的赖氨酸、苏氨酸和酪氨酸等残基上的一种修饰。
蛋白质磷酸化的作用很多，如调节蛋白质结构、激活或者抑制某些功能、改变ATP的结合能力等。
（三）甲基化甲基化是指酶类作用于蛋白质上的精氨酸和赖氨酸残基上的一种修饰。
甲基化主要参与分子间的相互作用，如之前提到的蛋白质-蛋白质、蛋白质-核酸、蛋白质-碳水化合物等相互作用。
（四）泛素化泛素化是指在蛋白质分子上添加活性的泛素（ubiquitin）这类蛋白质的修饰。
对于这种修饰，大家它往往会想到被泛素化的蛋白质，这类蛋白质可以被异位降解酶快速降解，或者成功送往蛋白质降解通道内，保障机体的正常运行和对抗异常信号的侵扰。
二、蛋白质修饰的功能（一）蛋白质-蛋白质相互作用这类修饰最显着的作用之一就是在蛋白质-蛋白质相互作用中的作用。
其实它们沟通蛋白质-蛋白质之间的结构和几何形态上的差异，通过的是区分与连接、粘合各个蛋白质之间的联系，让它们在时间和空间上保持良好的平衡和互动关系。
（二）蛋白质-核酸相互作用该类修饰是影响蛋白质和核酸之间相互作用的最重要的方式之一。
同时，核酸质量的可收集性也能够与翻译后的修饰一起相决定，一定种程度上调节着胞间信号转发、基因的表达、DNA修复等等过程的成功性。
组蛋白翻译后修饰技术研究进展
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分析 技 术 的 发展 和 应 用 。 关键词 ： 蛋 白； 译后修饰 ；ｄ ａ 组 翻 Ｅ ｍ ｎ测序 ； 体 ； 谱 抗 质
中图分 类号 ： ５ Ｑ１来自文献标 识码 ： Ａ文章编号 ：０ ５—１３ （ ０２ ０ ０ ７ ０ ２９ ７ ６ ２ １ ） ２— ０ ３— ４
Ｔｈｅ ａ ｖ ｎ ｅ ｆ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｃ ｌｒ ｓ ａ ｃ ｄ ａ ｃ ｓ ｏ ｅ ｈ ｏ ｏ ｉ ａ ｅ ｅ ｒ ｈ
翻译后修 饰是蛋 白质翻译后修饰 中研 究的较好 一类 小分 子碱性 蛋 白， 易被各 种 生物 大分 子修 饰 ， 尤其 易发 生在 Ｎ 一 末端的尾部 。不 同组合式修饰构成 了“ 组蛋 白密码 ” 在 细胞 的发 育 、 ， 生长 、 分化 和动 态平衡 中， 组蛋 白密码 影响 着 染色体 的结构状态 ， 而调控 基 因的表达状 态。组蛋 白翻译 后修饰 的研 究可作 为一种模 式来解析蛋 白质复 杂的修 进 饰状 态及研 究其分子功能。翻译后修饰分析技 术的发展 对组蛋 白密码 的解析是 至关重要 的。重点讨论 组蛋 白修 饰
ｔ ｅ ｉ ｈ ｒｔ ｅ ｈ ｓｏ ｅ ｃ ｄ ．Ｉ ｈ ｓ ｒｖ ｅ ｏ ｄ ｃｐ ｅ ｉｔ ｎ ｏ ｅ ｎ ｔ ｉ ｅ ｉｗ，ｔ ｅ ａ ｐ ｉ ａｉｎ ａ ｄ ｐ ｏ ｒ ｓ ｆｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ｐ ｌ ｄ ｉ ｉｔｎ ｄｆ ａ ｉｎ ａ ａｙ ｉ ｗｅｅ ｈ ｈ ｐ ｌ ｔ ｎ ｒ ｇｅ ｓｏ ｅ ｈ ｉｕ ｓ ａ ｐｉ ｎ ｈ ｓｏ ｅ ｍｏ ｉ ｃ ｔ ｎ ｓｓ ｒ ｃ ｏ ｅ ｉ ｏ ｌ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｉ ｓｅ ． ｃ Ｋｅ ｗｏ ｄ ：ｈ ｓ ｎ ；ｐ ｓ— ａ ｓａ ｉｎ ｌｍｏ ｉ ｃ ｔ ｎ；Ｅｄ ｎ ｓ ｑ ｅ ｃ ｙ ｒ ｓ ｉｔ ｅ ｏ ｔｔ ｎ ｌｔ ａ ｄ ｆ ａｉ ｏ ｒ ｏ ｉ ｏ ｍａ ｅ ｕ ｎ ｅ；ａ ｔ ｏ ｙ ｎｉ ｄ ；ｍａ ｓ ｓ ｅ ｔ ｍｅ ｒ ｂ ｓ ｐ ｃｒ ｏ ｔ ｙ
蛋白质功能与翻译后修饰研究进展
蛋白质功能与翻译后修饰研究进展蛋白质是构成生命体的重要分子，它们扮演着非常重要的角色，例如催化化学反应、传递信息等。
而蛋白质的功能与其结构密不可分，结构中每一个精细的细节都会影响蛋白质的功能。
然而，翻译后修饰是蛋白质结构形成和功能实现的关键环节之一。
这篇文章将从蛋白质功能的角度，来探讨翻译后修饰的研究进展。
（一）金属离子的作用金属离子是蛋白质中最常见的非蛋白质成分之一，可以通过与蛋白质中的氨基酸残基相互作用而影响蛋白质的功能和稳定性。
例如，Zn2+可以使得酶的催化效率增强，同时，金属离子还可以指导蛋白质的折叠以及调控基因表达水平。
因此，金属离子的适当添加对于蛋白质的功能调控起到了关键性的作用。
（二）翻译后修饰中的磷酸化磷酸化作为一种蛋白质翻译后修饰，它指的是由磷酸化酶或激酶催化氨基酸残基上的羟基或氨基上的磷酸酯键形成而产生的修饰。
磷酸化是蛋白质翻译后修饰中最为常见的修饰方式之一，具有广泛的生物功能。
例如，磷酸化可以影响蛋白质的结构、稳定性，以及作为一种信号转导分子参与细胞的调控等。
（三）剪切作用剪切作用指的是通过切割蛋白质的N端或C端，并在顺式对称或遇到特定氨基酸残基时停止切割的一种蛋白质修饰方式。
剪切作用在细胞过程中很常见，如产生信号肽、降解受体等都需要剪切作用的参与。
从另一个角度讲，剪切修饰可以使得蛋白质的结构和功能发生变化，影响蛋白质在生物过程中的表现。
（四）泛素化作用泛素化修饰是一种将泛素分子共价连接到靶蛋白的修饰方式。
通过泛素化修饰，蛋白质可以发生多种生物学效应，如被标记的蛋白质可能被降解，从而促进细胞的清除和再生。
此外，泛素化修饰还可以影响蛋白质的互作性、定位等，进而对蛋白质功能的发挥产生影响。
（五）糖基化修饰糖基化修饰是一种翻译后修饰，即蛋白质上的糖分子与氨基酸残基共价结合的一种方式。
糖基化修饰可以影响蛋白质的结构、稳定性，进而参与蛋白质的很多生物学过程。
例如，糖基化修饰可以参与蛋白质的识别与互作等生物学过程，因此，糖基化修饰的重要性被越来越多的科学家所认识。
植物蛋白质翻译后修饰及其对植物生长发育的影响研究
植物蛋白质翻译后修饰及其对植物生长发育的影响研究在植物生长发育过程中，蛋白质翻译后的修饰是至关重要的。
这些修饰可以改变蛋白质的功能、位置、稳定性等特性，从而对植物的代谢、生长、发育等方面产生影响。
本文将探讨植物蛋白质翻译后的修饰及其对植物生长发育的影响研究。
1. 磷酸化修饰磷酸化是最常见的蛋白质后翻译修饰之一。
它通常由激酶催化，将磷酸基团添加到蛋白质的亚氨酸、丝氨酸或苏氨酸上。
通过这种方式，蛋白质的电荷、结构和相互作用等方面都可以发生变化，从而影响其功能和相互作用。
例如，激酶CDPK 可以催化蛋白质的钙调神经激酶磷酸化，从而影响其与钙离子的结合和储存。
磷酸化修饰在植物的生长和发育中发挥着重要作用。
例如，ABA受体PYR1的磷酸化可以激活ABA信号传导通路，促进萎缩素的合成和保护植物免受干旱胁迫。
此外，CBF1蛋白的磷酸化可以增强其与DNA的结合，促进低温信号的响应，增加植物在低温环境下的耐受性。
2. 泛素化修饰泛素是一种小分子蛋白，能够与靶蛋白结合并标记其进行降解。
泛素化修饰通过E1、E2和E3等酶的协作完成。
其中，E1激活泛素，E2将泛素转移给靶蛋白，E3则帮助泛素与靶蛋白结合。
泛素化修饰对植物生长发育的影响主要表现在植物的抗逆性和生长节律上。
例如，在植物对胁迫的响应中，泛素化修饰可以调节蛋白的稳定性和活性，从而参与植物的抗病、抗氧化和耐盐性等方面。
此外，在植物生长节律的调控中，泛素化修饰可以影响植物发育的速率和方向，调节植物在不同环境下的适应性和生态性。
3. 糖基化修饰糖基化是指将糖基团连接到蛋白质的氨基酸上。
这种修饰常见于细胞膜上的蛋白质，可以增加蛋白质的稳定性和活性，调节蛋白质与其他分子的相互作用等。
在植物的生长发育中，糖基化修饰也具有重要作用。
例如，糖基化可以在植物细胞壁的合成和重建中发挥作用。
在细胞壁的生长和发育过程中，糖基化修饰可以调节细胞壁的硬度、厚度和稳定性，从而影响植物的机械强度和抗逆性。
蛋白质翻译后修饰及乙酰化修饰研究
蛋白质翻译后修饰及乙酰化修饰研究在细胞内，蛋白质翻译是一个复杂的过程，包括翻译前、翻译中和翻译后的一系列生化反应。
其中，翻译后修饰是细胞中最为重要的一部分，它能够调节蛋白质的结构和功能，进而影响到细胞内的许多生理过程。
本文将着重讲解蛋白质翻译后修饰中的乙酰化修饰，并介绍一些相关的研究进展。
1. 蛋白质翻译后修饰蛋白质翻译后修饰是指蛋白质分子在翻译完成后，通过各种生化反应进行的一系列化学修饰。
这些修饰能够调节蛋白质的生物学功能和相关信号传导通路。
常见的蛋白质翻译后修饰包括磷酸化、甲基化、乙酰化、泛素化等。
其中，乙酰化修饰在细胞内是一种广泛存在的修饰形式，具有广泛的生物学功能。
2. 乙酰化修饰的生物学功能乙酰化修饰是指在蛋白质分子的赖氨酸残基上结合乙酰化基团，形成N-乙酰赖氨酸残基的一种化学修饰。
这种修饰主要通过组蛋白乙酰转移酶（HATs）和去乙酰化酶（HDACs）等催化酶进行。
乙酰化修饰可调节若干细胞内过程，如基因转录、基因表达、细胞周期、DNA修复、细胞分化等等。
3. 乙酰化修饰与肿瘤乙酰化修饰在调控肿瘤的发生和发展、抗肿瘤治疗等方面也发挥着非常重要的作用。
例如，组蛋白乙酰转移酶（HATs）能够促进肿瘤细胞的转录，并在多种肿瘤中高度表达。
同时，去乙酰化酶（HDACs）的活性也增强了癌细胞的生长和转移，因此HDACs被视为肿瘤治疗的新靶点。
4. 相关研究进展近年来，乙酰化修饰的研究逐渐成为生物学研究的热点。
研究人员不仅在乙酰化修饰的调控机制、乙酰化修饰与疾病之间的关系、使用抗癌药物治疗乙酰化修饰相关的癌症等方面进行了许多研究。
例如，2018年，美国加州大学洛杉矶分校的一位科学家团队发现，一种称为“p300”的组蛋白乙酰转移酶能够调节T细胞的免疫活性，从而与类风湿性关节炎等疾病有关。
此外，多种抗癌药物已经被发现具有抑制乙酰化修饰的能力，例如二苯氨丁酸和替沙单抗等。
5. 结语总的来说，乙酰化修饰在细胞内是一种非常重要的生物化学修饰形式，通过调节蛋白质的结构和功能，产生多种生物学效应，进而影响到多种细胞内physiological process。
蛋白质翻译后修饰和蛋白质相互作用的研究
蛋白质翻译后修饰和蛋白质相互作用的研究蛋白质是细胞内重要的生物大分子之一，担负着各种功能。
蛋白质的生物功能与其结构密不可分，蛋白质分子的结构和功能是通过蛋白质翻译后的修饰和相互作用进行调控的。
蛋白质翻译后修饰是指蛋白质在合成后的修饰。
这些修饰包括蛋白质的磷酸化、甲基化、乙酰化、泛素化等，这些化学修饰可以改变蛋白质分子的三维构象，从而影响蛋白质的生物活性、局部稳定性和相互作用。
磷酸化修饰是最常见的一种蛋白质修饰方式之一，例如细胞周期蛋白激酶（CDK）磷酸化可以导致细胞周期进程的调节。
除了生物大分子内部的蛋白质修饰，蛋白质与其他生物大分子的相互作用也十分重要。
蛋白质相互作用可以改变蛋白质分子的构象和功能，从而影响细胞的生物学过程。
蛋白质与蛋白质的相互作用，例如酶的催化、信号转导等，这些相互作用往往具有特异性和多样性。
此外，蛋白质与各种配体的相互作用也是十分重要的，例如受体与荷尔蒙、免疫球蛋白与抗原、血红蛋白与氧气等。
近年来，蛋白质翻译后修饰与蛋白质相互作用已成为研究热点。
随着各种现代生物技术的迅速发展，例如蛋白质组学、蛋白质质谱学、蛋白质晶体学等，研究人员可以更准确地解析蛋白质的结构和功能。
通过对蛋白质修饰的分析和生物大分子之间的相互作用，可以进一步揭示生物体内复杂的生物学事件，例如蛋白质降解、信号转导、基因表达调节等。
同时，这些研究也为发现肿瘤、病原体、自身免疫等疾病的新靶标提供了借鉴和思路。
除此之外，同时关注蛋白质翻译后修饰和蛋白质相互作用的研究也扩大了对药物结构和药效的理解，从而有利于新药研发。
例如，因特殊修饰而激活或抑制一些特定的蛋白质，研究人员可以针对这些修饰点开发有针对性的新药物。
同时，发现特定分子间相互作用失调引起的病理状态，对这些互作分子间相互作用进行调节，也可以成为治疗某些疾病的途径。
总之，蛋白质翻译后修饰和蛋白质相互作用是研究蛋白质结构和功能的重要方向之一。
这种对蛋白质的深入研究在生物学、医学和药学等多个领域具有重要意义。
蛋白质翻译前及后修饰的作用研究
蛋白质翻译前及后修饰的作用研究蛋白质是细胞中最重要的分子之一，其结构和功能对于维护细胞的生命活性至关重要。
蛋白质的生物合成涉及到多个环节，其中最为重要的为翻译。
然而，在蛋白质翻译过程中，还存在着翻译前和翻译后的修饰，这些修饰对于蛋白质的结构和功能影响极大，并且也是调控蛋白质活性的重要手段。
翻译前修饰指在蛋白质翻译之前对RNA进行修饰的过程。
在此过程中，RNA 会在其3’端接受一个带有3’-O甲基化的核苷酸(Cap)和一个聚A尾(尾巴)，这些修饰有利于mRNA稳定性、核糖体的招募和总体翻译效率的提高。
另一种重要的翻译前修饰是剪切。
在真核生物的DNA翻译过程中，需要通过剪切过程将RNA转录本切割成含有外显子(exon)的、编码蛋白质的区域，除此之外也包含了不含有编码蛋白质的内含子(intron)区域。
众所周知的是，在不同细胞类型和状态的情况下，剪切过程发生改变往往会影响到基因表达的调节。
因此，剪切也是一种对蛋白质调控的关键手段。
除此以外，在翻译前修饰的过程中，还存在着一些其他的修饰，例如RNA编辑、RNA间隔去除等。
这些修饰方式较为罕见，然而它们对于蛋白质的表达和调控也有着重要意义。
相对于翻译前修饰，翻译后修饰更加普遍也更加多样。
在完成蛋白质翻译后，它们将会经过各种特定的修饰过程，这些修饰可以进一步改变蛋白质的性质，例如它们的稳定性、活性、功能等。
其中最常见的修饰方式是蛋白质的磷酸化，它利用磷酸基团或者酰基等对蛋白质分子进行修饰，从而改变蛋白质的稳定性、位置和其他的性质。
磷酸化修饰被广泛的应用在信号传导通路以及其他的一些调节系统上，它可以对蛋白质的活性和功能进行调节，同时也能够响应周围环境的变化。
除了磷酸化之外，糖基化也是一种常见的修饰方式。
糖基化修饰通常发生在蛋白质表面的附属糖基之上，这些糖基不仅能提供蛋白质所需的保护层，而且还可以增加蛋白质的生物识别，使其与其他分子进行特异性的相互作用。
这种修饰方式更多的也是用于细胞功能和调节的场合下，例如蛋白质的调节、信号传导和免疫与炎症反应等等。
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评述第50卷第11期 2005年6月蛋白质翻译后修饰研究进展胡笳郭燕婷李艳梅*(清华大学化学系, 生命有机磷化学及化学生物学教育部重点实验室, 北京 100084. *联系人, E-mail: liym@)摘要蛋白质翻译后修饰在生命体中具有十分重要的作用. 它使蛋白质的结构更为复杂, 功能更为完善, 调节更为精细, 作用更为专一. 常见的蛋白质翻译后修饰过程有泛素化、磷酸化、糖基化、脂基化、甲基化和乙酰化等. 泛素化对于细胞分化与凋亡、DNA修复、免疫应答和应激反应等生理过程起着重要作用; 磷酸化涉及细胞信号转导、神经活动、肌肉收缩以及细胞的增殖、发育和分化等生理病理过程;糖基化在许多生物过程中如免疫保护、病毒的复制、细胞生长、炎症的产生等起着重要的作用; 脂基化对于生物体内的信号转导过程起着非常关键的作用; 组蛋白上的甲基化和乙酰化与转录调节有关. 在体内, 各种翻译后修饰过程不是孤立存在的. 本文对上述几种类型的蛋白质翻译后修饰的研究近况进行了综述, 讨论了各种翻译后修饰形式相互影响、相互协调的关系.关键词蛋白质翻译后修饰泛素化磷酸化糖基化脂基化甲基化乙酰化以色列科学家A. Ciechanover, A. Hershko 和美国科学家O. Rose由于揭示了泛素调节的蛋白质降解机理, 指明了蛋白质降解研究的方向, 获得2004年诺贝尔化学奖. 这一研究成果有助于人类进一步认识自身免疫系统, 在DNA修复和控制、人类疾病的治疗方面具有重要意义.蛋白质的泛素化, 其实是蛋白质翻译后修饰的一种. 蛋白质翻译后修饰, 是指在mRNA被翻译成蛋白质后, 对蛋白质上个别氨基酸残基进行共价修饰的过程. 蛋白质翻译后修饰在生命体中具有十分重要的作用. 人类基因组计划的完成是20世纪最伟大的科技成果之一. 在对人类基因组进行仔细研究后发现, 人类基因大约有30000~50000个[1], 这仅仅是线虫和果蝇染色体基因数的3~5倍. 而生命体内复杂生命过程的调控, 仅仅靠这样小数目的基因远不能满足需要. 因此, 蛋白质翻译后修饰过程尤为重要. 它使蛋白质的结构更为复杂, 功能更为完善, 调节更为精细, 作用更为专一. 细胞内许多蛋白质的功能, 是通过动态的蛋白质翻译后修饰来调控的; 细胞的许多生理功能, 例如细胞对外界环境的应答[2], 也是通过动态的蛋白质翻译后修饰来实现的. 人类生命过程的复杂性不单是基因直接表达的结果, 正是蛋白质翻译后修饰, 使得一个基因并不只对应一个蛋白质, 从而赋予人类生命过程更多的复杂性.1蛋白质翻译后修饰过程在真核动物细胞中有20多种蛋白质翻译后修饰过程, 常见的有泛素化、磷酸化、糖基化、脂基化、甲基化和乙酰化等. 近年来, 随着人类基因组和蛋白质组学工作的开展, 关于蛋白质翻译后修饰的研究也取得一系列进展.1.1泛素化一直以来, 人们都忽视了蛋白质水解酶参与的细胞功能的调控. 泛素和与其相关的蛋白水解酶的发现, 给整个科学界带来了革命性的影响. 泛素由76个氨基酸组成, 高度保守, 普遍存在于真核细胞内, 故名泛素. 共价结合泛素的蛋白质能被蛋白酶识别并降解, 这是细胞内短寿命蛋白和一些异常蛋白降解的普遍途径. 与消化道内进行的蛋白质水解不同, 从泛素与蛋白的结合到将蛋白水解成小的肽段, 整个水解过程需要能量参与[3]. 人们开始意识到泛素-蛋白酶系统是一个对于真核细胞非常重要的调节系统.(1) 泛素-蛋白酶系统. 泛素-蛋白酶系统是存在于所有真核生物细胞的调控系统[4]. 20世纪70~80年代, 泛素调节蛋白质降解的机理之谜被揭开(图1), 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)[5~7]. 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(图2). 目前发现的DUBs可分为两大类: 泛素碳端水解酶(ubiquitin C-terminal hydrolases, UCHs)和泛素特异性蛋白酶(ubiquitin-spicific pro-第50卷 第11期2005年6月评 述图1 泛素-蛋白酶系统对蛋白特异性水解机理[7]图2 DUBs 参与的泛素化调控[8]cessing proteases, UBPs), 两者都是半胱氨酸水解酶[8]. 通常情况下, UCHs 主要水解羰基端的酯和泛素的氨基键, 也可以分解泛素前体, 生成活泼的泛素分子; UBPs 分解泛素多聚体链.(2) 泛素化在生命体中的作用. 泛素化对于细胞分化、细胞器的生物合成、细胞凋亡、DNA 修复、新蛋白生成、调控细胞增殖、蛋白质输运、免疫应答和应激反应等生理过程都起到很重要的作用.Bence 等[9]发现, 蛋白的沉积可直接削弱泛素-蛋白酶系统的功能. 两种不相关但有聚合倾向的蛋白的瞬时表达, 几乎可以完全抑制泛素-蛋白酶系统. 由于泛素介导的蛋白质水解在调节细胞活动中的重要地位, 引起蛋白聚集的潜在机制将导致细胞的紊乱和细胞凋亡.神经元包含体中含有泛素化的纤维状蛋白沉积物, 是很多人类神经退行性疾病如老年痴呆、帕金森病的主要特征[10,11]. Engelender 等[11]发现 Lewy 体中存在泛素连接酶E3 SIAH-1, SIAH-2 与synphilin-1的相互作用. Synphilin-1/SIAH 复合物无法水解, 导致生成了大量泛素化的细胞内含物. 与synphilin-1的情况类似, 在完整的细胞内, SIAH-2与α-synuclien 作用使之单泛素化, 单泛素化蛋白是无法被蛋白水解酶特异性地水解. 如果泛素-蛋白酶系统无法水解蛋白, 会导致细胞内含物的形成. Layfield 等[12]通过在分子评 述第50卷 第11期 2005年6月水平检查含泛素的包含体, 对包含体中出现泛素化蛋白给予了新的解释: 包含体中泛素化蛋白的出现, 不能说明是由泛素介导的蛋白质水解的失调所引起的, 而可能是细胞二级的、保护性的反应. 泛素化很可能是一个后续过程. 在这样一个假设模型下, 其他因素更易促进包含体的形成.泛素化也是组蛋白修饰的一种重要形式, 组蛋白的H2A 和H2B 是泛素化多发位点, 已经找到了组蛋白H2B 泛素化酶[13~15], 并且发现组蛋白H2B 泛素化和组蛋白甲基化存在关联[16]. Wang 等[17]对一种E3 hPRC1L (human polycomb repressive complex 1-like)进行纯化, 并对其功能进行确认, 发现hPRC1L 特异性地作用于组蛋白H2A, 对核小体组蛋白H2A 的Lys 119单泛素化. 另外, S. cerev isiae H2B C 端的Lys 123是E3 Rad6的作用底物, 这种修饰对减数分裂和有丝分裂都很重要. TBP 相关复合物Taf II 250被证明能泛素化修饰H1, 这也可能和转录有关[18].激活子的泛素化对于转录激活是十分重要的. 2001年 Salghetti 等[19]提出, 泛素化可以作为激活作用和激活子重新构造的双信号, 调节TAD 功能. E3 Met30使转录激活子VP16 TAD 泛素化.在对p53的研究中发现, HAUSP (herpes virus- associated ubiquitin specific protease)是一种在体内外能对p53去泛素化的蛋白, 在Mdm2存在下仍可稳定p53[20]. 在体内外, COP1可作为泛素蛋白连接酶特异性地与p53结合, 然后依靠泛素-蛋白酶系统将其水解, 阻止p53介导的转录和细胞凋亡[21]. 1.2 磷酸化磷酸化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[22,23]. 磷酸化的作用位点为蛋白上的Ser, Thr, Tyr 残基. 在磷酸化调节过程中, 细胞的形态和功能都发生改变.可逆的磷酸化过程几乎涉及所有的生理及病理过程(图3), 如细胞信号转导、肿瘤发生、新陈代谢、神经活动、肌肉收缩以及细胞的增殖、发育和分化等. Fisher 和Krebs 因其在蛋白质可逆磷酸化作为一种生物调节机制方面的研究而获得1992年诺贝尔生理学及医学奖.在细胞信号转导过程中, 作为细胞信号的一些图3 磷酸化调节细胞过程第50卷 第11期 2005年6月评 述激素或细胞因子, 与细胞膜受体或细胞内受体结合并被激酶激活, 激素或信号因子随着激酶的磷酸化也被磷酸化, 引起细胞内的信号效应.在癌症研究中发现, 微管蛋白的磷酸化可能导致癌症的发生. 细胞中使用“最后检验点策略”(LCP)控制细胞凋亡, 即将含有硝基化酪氨酸的α-微管蛋白组装到微管上, 这将导致微管功能失常而最终导致细胞凋亡. 但如果微管蛋白酪氨酸连接酶(TTL)被磷酸化, 将可能使细胞“躲过”LCP 控制的细胞凋亡, 从而最终发展成为癌细胞[24].在DNA 新陈代谢的研究中发现, 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DNA 的修复[25].Cabrejos 等[26]研究了脊椎动物蛋白激酶CK2催化通用转录因子TF ⅡA, TF ⅡE, TF ⅡF 和RNA 聚合酶Ⅱ(RNAP Ⅱ)的磷酸化作用. 结果显示, TF ⅡA, TF ⅡE 和TF ⅡF 最大的亚单元被CK2全酶磷酸化, RNA 聚合酶Ⅱ的214 kD 和20.5 kD 亚基被CK2磷酸化; TF ⅡA, TF ⅡF 和RNAP Ⅱ的磷酸化促进了Ad-MLP 启动子在TATA box 上形成复合物, 其中TF ⅡF 的磷酸化促进转录, RNA 聚合酶Ⅱ的磷酸化则对转录有明显的抑制作用.Maile 等[27]在对组蛋白磷酸化的研究中发现, 果蝇通用转录因子TF ⅡD 亚单位TAF1的C 端激酶结构域(carboxyl-terminal kinase domain, CTK)对组蛋白H2B 上进化保守的丝氨酸33(H2B-S33)进行磷酸化. 细胞周期调节基因string 和分割基因giant 的启动子H2B-S33的磷酸化与转录活性相关.Evans 等[28]在对肝炎病毒C(HCV)非结构蛋白5A (NS5A)的研究中发现, RNA 的有效复制需要HCV NS5A 和hVAP-A(human vesicle-associated membrane protein-associated protein A)的相互作用. 进一步的研究发现, 抑制NS5A 磷酸化的适应性突变, 可促进其与hVAP-A 的结合. NS5A 的磷酸化负向调节滤过性 病毒RNA 的复制.Jones 等[29]发现了一个新的调控SHP-1的机制:通过蛋白激酶C α催化SHP-1 C 端Ser 591磷酸化, 磷酸化负向调节SHP-1的活性, 即SHP-1的磷酸化导致它在体外对Vav1酪氨酸去磷酸化能力的降低, 进而导致底物酪氨酸磷酸化程度加深.李艳梅等1,2)研究发现蛋白质的磷酸化通过氢键作用从而改变蛋白的局部构象. 在对c-Fos 蛋白C 端结构域上的磷酸化修饰的研究中, 发现S362的磷酸化引发了局部构象的改变进而影响turn 结构的稳定性3). 另外采用MALDI-TOF MS 对源自磷酸化蛋白的磷肽进行了源后裂解(PSD)的分析. 探索出了不同氨基酸磷酸化的磷肽在MALDI-TOF MS 中源后裂解的规律, 提供了磷肽中磷酸化位点的信息[30]. 1.3 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.蛋白质糖基化可以按照氨基酸和糖的连接方式分为四类: O 位糖基化、N 位糖基化、C 位甘露糖化以及 GPI (glycophosphatidlyinositol)锚定连接[31].O 位糖基化多发生在临近脯氨酸的丝氨酸或苏氨酸残基上, 糖基化位点处的蛋白多为β构型. O 位多聚糖以逐步加接单糖的形式形成低聚糖. 目前没有发现特异的蛋白序列作为糖基化位点. O 位糖基化反应发生在细胞内两个部位, 一是发生在高尔基体上, 一是发生在细胞核或细胞质中[32]. 发生在高尔基体上的糖基化, 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、海藻糖等的还原端. 分泌蛋白和膜结合蛋白O 位糖基化发生在N 位糖基化及蛋白折叠之后[33], 在高尔基体顺面上完成[34]. 发生在细胞核和细胞质中的糖基化是在丝氨酸或苏氨酸残基上连接一个单糖: N -乙酰葡萄糖胺[31]. 在哺乳动物体内最常见的O 位糖基化形式是由GalNAc 转移酶催化的O -GalNAc 糖基化, 进而连接Gal, GalNAc 或者GlcNAc 部分.O -G l c N A c 糖基化从构象上分为两类: O -α- GlcNAc 和O -β-GlcNAc, 且此糖基化过程可逆[31]. 它1) Luo S Z, Li Y M, Su X Y, et al. Hydrogen-bonding interactions induced by phosphorylation stereochemically influences the local structure of peptides. Chem Biochem, 待发表2) Luo S Z, LI Y M, Chen Z Z, et al. Synthesis and matrix assisted laser desorption/ionization time of flight (MALDI-TOF) mass spectrometry study of phosphopeptide. Letters in Peptide Science, 2004, 10: 57~623) 李艳梅, 罗施中, 黄志平, 等. 利用MALDI-TOF 鉴定蛋白质翻译后修饰位点的研究. 中国蛋白质组学第二届学术会议论文集, 大连, 2004. 66~67评 述第50卷 第11期 2005年6月主要有三个特征: 糖基化位点与蛋白激酶作用位点相似; 糖基化与磷酸化相互抑制, 对很多蛋白有去磷酸化作用; O -GlcNAc 糖基化高度动态, 对细胞信号等能做出快速反应[32].N 位糖基化是在内质网上由糖基转移酶催化, 在内分泌蛋白和膜结合蛋白的天冬酰氨残基的氨基上结合寡糖的过程. 普遍认为N 位糖基化发生在蛋白Asn-Xaa-Ser/Thr(Xaa 为除脯氨酸外的所有氨基酸残基)序列上[35], 少数情况下Asn-Xaa-Cys 序列也作为糖基化位点[31].C 位甘露糖化是将一分子α-mannopyranosyl 残基通过C—C 键连接到色氨酸吲哚环C-2上, 这种糖基化方式多发生在模体 W-X-X-W, W-X-X-C 或者W-X-X-F 的第一个色氨酸残基上. GPI 锚定连接指的是磷脂酰-纤维糖组在靠近蛋白C 端部位结合, 将蛋白连接到细胞膜上[31,32].(1) 糖基化位点分析. 糖基化位点的确定需要对蛋白进行消化水解、分离, 并采用质谱(MS)或串联质谱(MS/MS)等检测手段. 液相色谱(LC)与MS 相结合, 也为在水解混合物中确定糖基化位点提供了可靠的方法. Krokhin 等[36]利用MALDI 技术对糖基化位点进行指认和确定, 并着手糖肽先导物离子自动指认软件的开发工作.(2) 糖蛋白的合成. 糖蛋白的合成一直阻碍研究蛋白质糖基化对蛋白功能和结构的影响, 当涉及到对类似物进行选择性修饰时化学合成尤为困难.2004年, Zhang 等[37]报道了一种共翻译合成法, 以得到选择性糖基化修饰蛋白. 被修饰的氨基酸可被基因编码. 该法可广泛应用于其他类型的后修饰的蛋白合成. 同时也提供了一种制备糖肽药物的潜在手段.近期研究发现人类胃肠道病原体(Campylobacter jejuni )内N 位糖基化途径, 在C. jejuni 及相关种类细菌Campylobacter coli. 内O 位糖基化途径也被确认, 这为糖肽生物合成的研究提供了模型. 上述两种细菌体内的N 和O 位糖基化途径与真核生物体内的相似, 具有相似的生物学功能, 其基因类似物在其他有机体内也能找到, 连接到糖肽上的多聚糖复合物具有普遍的生物合成前体[38].(3) 糖基化在生命体中的作用. 蛋白质的糖基化 影响蛋白的功能[39], 在许多生物过程中起着重要的作用, 如免疫保护、病毒的复制、细胞生长、细胞与细胞之间的黏附、炎症的产生等. 很多蛋白, 如转录因子、核小孔蛋白、热休克蛋白、RNA 聚合酶Ⅱ、致癌基因翻译产物、酶等, 都发现了糖基化这种翻译后修饰方式[40](图4). 糖基化异常经常导致疾病的发生. 在帕金森病、风湿性关节炎和其他与自由基相关的疾病患者体内, 检测到铁转移蛋白糖基化水平过高. 铁转移蛋白是一种糖基化的金属转运血清蛋白, 糖基化稳定了铁转移蛋白, 间接地调节了铁离子的平衡[41]. 另有大量文献报道糖基化的紊乱与迅速发展的肌营养不良相关: Muntoni 等[42]通过对糖基转移酶活性的鉴定, 发现导致肌肉营养失调的新机制. 在所有的病例中, 普遍存在非正常的α-dystroglycan 糖基化. 李艳梅等1)研究了O -GlcNAc 修饰的功能性多肽的合成, O -GlcNAc 修饰对多肽构象和生物功能的影响及O -GlcNAc 和O -phosphorylation 修饰对调节作用的联系与影响.基于糖基化在生物体内的重要作用, 以糖基化作为治疗位点的药物也相继问世, 治疗机制是对于相应的酶进行调节. 含亚氨基的糖是单糖的模拟物, 它用N 原子替代了环上的O 原子. 亚氨基糖家族可以抑制许多糖基化酶, 包括ER α-葡糖苷酶Ⅰ, Ⅱ以及神经酰胺特异性糖基转移酶. 对ER α-葡糖苷酶低水平的抑制, 可以治疗滤过性病毒感染而不危害宿主细胞. 亚氨基糖N -nonyl-deoxynojirimycin (N -nonyl- DNI)对肝炎病毒B 动物模型、小牛腹泻病毒模型和肝炎病毒C 体外模型, 都具有抗病毒活性[43]. 1.4 脂基化蛋白质脂基化为长脂肪链通过O 或者S 原子与蛋白质缀合得到蛋白缀合物的过程, 通常是蛋白质分子中半胱氨酸残基的S 键被棕榈酰基乙酰化, 或者被法呢基烷基化. 这两种脂肪链通常共同修饰同一个蛋白质分子, 通过脂肪链与生物磷脂膜良好的相溶性, 将蛋白质固定在细胞膜上[39].脂蛋白是一类膜结合蛋白, 其特定的脂肪链修饰, 帮助这类蛋白在细胞膜上定位, 并进一步协助该蛋白发挥生物功能. 近年来生物物理学研究发现, 脂蛋白只有固定在膜上之后, 才有参与生物功能的活1) 陈永湘, 李艳梅, Schlummer S, 等. O -GlcNAc 修饰多肽的化学合成与功能研究. 第三届全国化学生物学学术讨论会论文摘要集. 长沙, 2004. 3~15第50卷 第11期 2005年6月评 述图4 细胞中涉及糖基化的蛋白质[40]性[2].(1) 脂蛋白的合成. 近10年来, 人们采用基因工程和有机合成相结合的方法合成脂蛋白缀合物, Waldmann 等[44]在此方面的研究取得了重大突破. 他们应用酶和贵金属作为催化剂, 利用固相合成法合成脂修饰的多肽. 合成中引入一种人工的连接基团, 并使用马来酰亚胺己酸(MIC)作为保护基. 通过该基团与Cys 形成S 键, 将多肽片段与通过基因工程得到的截断了C 端的蛋白质结合起来. 体外实验发现, 这些蛋白具有很好的生物功能. SPR 测试发现脂蛋白和膜的结合力比较强, 通过荧光显微技术观察这种脂蛋白在细胞中的分布情况, 发现与生物体内的现象非常接近. 2003年, Waldmann 等[45]又提出了合成脂基中含有光学活性苯甲酮的法呢基修饰N-Ras 七肽的方法. 该合成策略是以固相合成带有N 端七肽的片断聚合为基础. 其中, 合成的七肽缀合物带有不同法呢基类似物修饰的半胱氨酸甲酯. 运用该法还合成了与四种法呢基类似物相连的24肽, 其中的两种光学活性缀合物与人致瘤N-RasG12V Δ181相连. 细胞转化实验显示这种半合成蛋白仍保持生理活性.(2) 脂基化在生命体中的作用. 脂基化对于生物体内的信号转导过程起着非常关键的作用, 脂基化蛋白相当于细胞信号转导的开关. 在人体信号转导过程中, 从生长因子到基因表达的调控需要经过一系列的过程. 信号从生长因子受体转导到含有SH2结构域的接头蛋白, 再继续转导到鸟苷酸交换因子, 然后转导到Ras 蛋白, Ras 蛋白与GTPd 的结合, 对整个信号转导过程起到开关的作用. Ras 在生物体内的循环过程如图5所示. 近年来提出Ras 蛋白是一种很有效的药物靶点.非正常修饰的脂蛋白,会影响信号转导的过程. 在30％的人体肿瘤中都发现了Ras 蛋白的变体, 其中80％肿瘤为恶性[46]. 在细胞内, 产生非正常修饰的原图5 Ras 蛋白在细胞内循环示意图评 述第50卷 第11期 2005年6月因是Ras 蛋白发生了点突变, 是化学信号刺激还是基因变异导致了Ras 蛋白的突变, 尚不清楚. 以蛋白质脂基化作为药物靶点已取得一定成绩. 法呢基转移酶抑制剂在抗肿瘤治疗中具有很好的疗效[47], 而对于正常的细胞却没有任何毒性. 同样, 棕榈酰基转移酶抑制剂也表现出抗肿瘤特性, 对于乳腺癌、前列腺癌等均有作用. 1.5 甲基化蛋白质的甲基化同其他翻译后修饰过程一样, 机理复杂, 在生命调控过程中地位重要. 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. 另外也有对天冬氨酸或谷氨酸侧链羧基进行甲基化形成甲酯的形式, 这里主要关注前一种甲基化形式. 甲基化增加了立体阻力, 并且取代了氨基的氢, 影响了氢键的形成. 因此, 甲基化可以调控分子间和分子与目标蛋白的相互作用.(1) 精氨酸甲基化分类. 1967年, Paik 和Kim 发现了精氨酸的甲基化, 并发现了它在信号转导、转录活化、蛋白质分拣等生命过程中所起的作用. 许多蛋白都可以进行精氨酸甲基化. 真核细胞中, 甲基化精氨酸有三种: N G-单甲基化精氨酸(MMA), N GN G(不对称)二甲基化精氨酸(aDMA)和N GN’G(对称)二甲基化精氨酸(sDMA). 不同蛋白的精氨酸残基采取不同的甲基化形式, 有些蛋白也可采用多种甲基化形式. 异核核糖核酸蛋白(hnRNPs)和其他RNA 结合蛋白的甲基化经常是在RGG 三肽片段上. 同时, 所有RGG 片段中的精氨酸甲基化, 都是单甲基化和不对称二甲基化而不是对称二甲基化; 在RXR 片段和RG 片段中也是不对称二甲基化; 而髓鞘碱蛋白(myelin basic protein, MBP)的精氨酸残基不仅可以单甲基化, 而且还可以进行对称二甲基化; SmD1蛋白和SmD3蛋白中的精氨酸残基进行对称二甲基化. 与hnRNPs 不同, 髓鞘碱蛋白, SmD1蛋白和SmD3蛋白中甲基化的精氨酸位于GRG 三肽片段中, 这说明精氨酸残基前后一两个位置上的氨基酸种类不同, 可能影响其甲基化形式.(2) 组蛋白上的甲基化修饰. 组蛋白对于转录等过程至关重要, 它是通过对其末端的化学修饰作用如磷酸化、乙酰化和甲基化等参与细胞核中生命活动. 组蛋白赖氨酸和精氨酸的甲基化同转录调节和异染色体的形成有关[48]. 总之, 组蛋白乙酰化水平增加与转录活性增强有关, 而组蛋白甲基化修饰的结果则相对复杂, 它可以是转录增强或转录抑制. (ⅰ) 组蛋白赖氨酸甲基化. 组蛋白赖氨酸甲基化发生在H3-K4, H3-K9, H3-K27, H3-K36, H3-K79和H4-K20上, 还可发生于H1 N 端. H3-K9, H3-K27, H4-K20的甲基化与染色体的钝化过程有关, 而H4-K9的甲基化可能与大范围的染色质水平的抑制有关. H3-K4, H3-K36, H3-K79位的甲基化与染色体转录激活过程有关, 其中H3-K4的单甲基化修饰可以对抗H4-K9甲基化所导致的基因抑制[49]. 2001年, Hisashi 等[50]首先证明了组蛋白H3-K9甲基化和DNA 甲基化的关联. 对脉胞菌N. crassa 中DNA 甲基化缺陷的突变株进行基因扫描, 鉴定出一个包含SET 结构域的基因dim-5. Dim-5是一个H3 组蛋白甲基转移酶(HMTase), 其对H3-K9的甲基化能够直接或间接通过一个对甲基化H3-K9位点有亲 和作用的介导子来结合DNA 甲基化酶. 2002年, Jackson 等[51]对拟南芥kryptonite 突变株的功能分析进一步证实了这一关系.Shi 等人[52]研究发现, 胺氧化酶的核同源物LSD1(KIAA0601)可作为组蛋白去甲基化酶和转录共抑制子. LSD1专一地使组蛋白H3 Lys4去甲基化. 赖氨酸去甲基化反应通过氧化反应发生, 产生甲醛. 重要的是, LSD1经RNAi 抑制后, 引起H3 Lys4甲基化的增加和相应的目标基因的抑制, 表明LSD1通过组蛋白去甲基化抑制转录. 这个研究揭示了组蛋白甲基化是通过组蛋白甲基化酶和去甲基化酶进行动态调控的.(ⅱ) 组蛋白精氨酸甲基化. 组蛋白精氨酸甲基化位点为H3-R2, H3-R4, H3-R17, H3-R26, 它们都可以增强转录.虽然人们早已了解组蛋白甲基转移酶, 但尚未发现去甲基化酶. 2004年, Cuthbert 等[53]提出了“deimination”的过程, 即将组蛋白的精氨酸转变为瓜氨酸, 用以拮抗在精氨酸上的甲基化. 随后, Wang 等[54]的研究显示, PAD4 (peptidyl arginine deiminase 4)通过将甲基精氨酸转换成瓜氨酸, 调节组蛋白精氨酸甲基化, 同时生成甲氨. 研究发现PADI4 (peptidyl arginine deiminase 4, Wang 等将其缩写为PAD4)特异地作用于H3末端的精氨酸残基R2, R8, R17和R26, 使之转变为胍氨酸. 由PAD4介导的deimination 过程。