《細胞》：科學家發現蛋白翻譯后修飾新方式

日期：2011-09-22 12:37:14

近日來自芝加哥大學Ben Mary癌癥研究所的研究人員發現了一種新型的蛋白質翻譯后修飾方式，并詳細闡述了其生物學作用。這一研究成果于9月16日在線發表在國際頂級生物學學術期刊《細胞》（Cell）上。

領導這一研究的是芝加哥大學Ben May癌癥研究所趙英明教授，其早年畢業于華東理工大學，1997年在生物醫學領域頂尖的洛克菲勒大學獲得博士學位，并隨后獲得大學教職，是當年洛克菲勒大學應屆畢業生中唯一未經歷博士后階段而直接取得大學教職的博士學位獲得者。2008年至今擔任美國芝加哥大學終身教職副教授，2011年起被聘為中科院上海藥物研究所客座研究員。其主要方向是蛋白質組學、蛋白翻譯后修飾和生物質譜學。趙教授研究組是目前世界上發現蛋白質新修飾最多的實驗室，已首先報道了賴氨酸的丙酰化、丁酰化、琥珀酰化、巴豆酰化、丙二酸酰等新蛋白修飾。曾在Cell, Nature, Science, Nat Chem Biol, Mol Cell, PNAS等一流學術期刊上發表多項研究成果。

前體蛋白是沒有活性的，常常要進行一個系列的翻譯后加工，才能成為具有功能的成熟蛋白。加工的類型是多種多樣的，一般分為四種：N-端fMet或Met的切除，二硫鍵的形成；化學修飾和剪切。這些翻譯后修飾具有重要的意義，通過這些修飾，蛋白上被加上小化學基團，比如乙酰化的作用是將一個乙酰基因吸附到蛋白質，這是一種常見的修飾模式，蛋白的功能因此大大被改變。在幾種氨基酸中，賴氨酸由于其非凡的化學反應活性，常常成為被修飾的目標。

在最新的文章中，研究人員在細胞中篩查出了67個新組蛋白修飾標記，并由此發現了一種新型組蛋白翻譯后修飾方式——賴氨酸巴豆酰化（lysine crotonylation，Kcr) 修飾。通過進一步的結構及基因組定位分析，研究人員證實氨酸巴豆酰化修飾是一種進化高度保守，且在生物學功能上完全不同于組蛋白賴氨酸乙酰化 (Kac)的蛋白質修飾方式。研究人員發現在人類體細胞和小鼠精子細胞基因組中，組蛋白Kcr分布于基因活性轉錄啟動區域或增強子上。在減數分裂后的精子細胞中，Kcr高豐度集中在性染色體上標記睪丸特異性基因，其中包括大量性染色體活性基因。

新研究首次報道了新型蛋白質琥珀酰化修飾后發現的又一種新型的蛋白質修飾方式——賴氨酸巴豆酰化修飾，并闡述了其生物學功能。證明該修飾能與活性轉錄啟動區域和增強子密切作用，并與減數分裂后期精子細胞中性染色體的活性基因密切相關。這些研究發現對于深入了解蛋白的多項生物功能，以及蛋白翻譯后修飾對于蛋白功能的影響具有重要意義。