蛋白质修饰(蛋白质的脂质化修饰)
译后修饰(PTM),其实有些脂修饰可以是共翻译过程,如NMT催化的豆蔻酰化等 。与糖基化相比,脂质修饰的一个显著特征是多样性,这与两类生物分子的结构特征直接相关 。在生物化学中,糖和脂肪是两个极端的分子 。各种糖的结构和性质非常相似,而脂类正好相反,不同脂类的结构和性质差异很大 。一些常见的脂肪修饰 。生理学修订版2015年4月;95(2): 341–376.
比如各种己糖(脱氧糖除外)都是同分异构体,唯一的区别就是是醛还是酮,手性 。但脂肪酸、胆固醇、萜类和磷脂的结构完全不同,最大的共性恐怕就是溶解性 。
糖基的结构决定了它的连接方式主要是糖苷键,所以蛋白质的糖基化基本上是通过糖苷键进行的 。脂质结构的多样性使其与蛋白质有多方面的联系 。
蛋白质的S-棕榈酰化 。EMBO代表2018年10月;19(10): e46666 。
脂肪酸主要通过其酰基与蛋白质连接,包括与氨基的酰胺键、与羟基的酯键和与巯基的硫酯键 。硫酯键是高能键,所以这个键不稳定,是一种罕见的可逆脂质修饰,被称为蛋白质的S-酰化 。
胆固醇中的活性基团只有3位的羟基,通常与蛋白质末端的羧基形成酯键 。萜类化合物中的双键虽然有活性,但不适合与蛋白质连接 。因此,异戊二烯的底物是胆固醇合成的中间体 。带有焦磷酸的FPP或GGPP与半胱氨酸的巯基反应,半胱氨酸通过硫醚键与蛋白质连接 。
蛋白质的异戊二烯化 。医学生物化学
最常见的脂质修饰有四种,前三种是纯脂质基团,最后一种是糖脂复合物,即糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚 。它通过乙醇胺部分和蛋白质末端羧基形成的酰胺键连接 。
磷脂修饰很少见 。例如,自噬相关蛋白Atg8/LC3可以被磷脂酰乙醇胺(PE)修饰,这对于自噬双层膜的形成至关重要 。
一般来说,糖基化主要利用其亲水性,而脂质修饰则相反,主要利用其疏水性 。脂质可以提高蛋白质的整体或局部疏水性,使修饰后的蛋白质与相应的膜结构更加相容,或者改变局部结构,从而影响其功能 。
不同膜蛋白的S-酰化位点 。生理学修订版2015年4月;95(2): 341–376.
大的脂质修饰基团,如长链脂肪酸、胆固醇和萜类化合物,通常用于改变蛋白质的疏水性,从而影响其细胞定位和稳定性 。这在膜蛋白和一些信号转导相关蛋白中很常见 。
例如,许多小G蛋白在激活下游信号通路时首先结合到膜上,这一过程通常涉及异戊二烯和棕榈酰化等修饰 。异戊二烯化的Ras蛋白通过弱的膜亲和力与高尔基体结合,经棕榈酰化后,会离开高尔基体与质膜结合 。
组蛋白赖氨酸酰化的类型和分布 。纳特Rev Mol细胞生物学 。2017年2月;18(2): 90–101.
较小的脂质修饰基团一般只改变局部疏水性和电荷分布,从而改变局部构象,进一步影响蛋白质活性 。例如,组蛋白赖氨酸具有各种短链酰化修饰,包括丙酰化、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 。
这些修饰起着重要的调节作用 。但是修饰基团的来源主要是细胞代谢产物,尤其是脂质代谢产物 。因此,脂质修饰也是连接脂质代谢和蛋白质功能,进而影响细胞乃至整个机体的桥梁 。
蛋白质的脂质修饰将脂质代谢与蛋白质功能的调节联系起来 。细胞化学生物 。2018年7月19日;25(7): 817–831.
参考文献:
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4.通过组蛋白酰化对基因表达的代谢调节 。纳特Rev Mol细胞生物学 。2017年2月;18(2): 90–101.
5.细胞信号和疾病中的蛋白质脂质化:功能、调节和治疗机会 。细胞化学生物 。2018年7月19日;25(7): 817–831.
【蛋白质的脂化修饰 蛋白修饰】
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