蛋白质是生命的物质基础,是生命活动的主要承担者。为了更加精准有效快速地调控生命活动, 蛋白质具有多种翻译后修饰,包括乙酰化、磷酸化和甲基化等。赖氨酸乙酰化修饰是一种广泛存在的蛋白质翻译后修饰,由乙酰化酶和去乙酰化酶催化底物蛋白(包括组蛋白和非组蛋白)发生乙酰化修饰和去乙酰化修饰。早期,乙酰化研究主要集中在组蛋白以及其对基因转录表达调控上,随着质谱技术的发展,越来越多的非组蛋白乙酰化修饰被发现,包括多种代谢酶。研究报道,乙酰化修饰通过影响底物蛋白稳定性、定位、活性或者相互作用蛋白等,在肿瘤发生发展、耐药或者转移等过程中发挥调控作用,让我们更好的了解肿瘤发生发展的同时,也展现了作为肿瘤生物标记物或者治疗靶点的潜力。
近些年,关于蛋白质乙酰化修饰的高质量研究论文不断发表,越来越多的证据表明蛋白质乙酰化修饰具有重要的生理病理功能。近几年的国家自然科学基金的资助项目中,蛋白质乙酰化修饰的相关项目也不断增多。说明蛋白质乙酰化修饰是当前生命科学和基础医学研究的热点之一。
2022年蛋白质乙酰化部分资助项目列表
小编为大家整理了5篇蛋白质乙酰化修饰相关的高分文章,另附每篇文章的分子机制图和原文链接,有助于了解蛋白质乙酰化修饰的研究思路,感兴趣的文章可跳转具体链接研读全文。
1. Riboregulation of Enolase 1 activity controls glycolysis and embryonic stem cell differentiation
Molecular Cell(IF 19.328)
Pub Date: 2022-07-21
分子机制:RNA与糖酵解通路代谢酶烯醇化酶1(Enolase 1,ENO1)结合,抑制ENO1的酶活性,抑制糖酵解,从而使胚胎干细胞的代谢重塑。抑制去乙酰化酶SIRT2催化ENO1发生去乙酰化,表达敲低或抑制SIRT2活性,可以显著提高ENO1与RNA的结合能力,表明乙酰化促进了ENO1与RNA的结合。并且,诱导小鼠胚胎干细胞(mouse embryonic stem cells, mESC)分化可以增强ENO1乙酰化,促进ENO1与RNA结合能力,抑制糖酵解。而表达RNA结合受损或者持续激活的ENO1突变体,会导致胚层分化受阻。
这项工作揭示了ENO1的核糖核酸调节在mESCs分化过程中的作用及调控机制,这一发现有助于我们了解干预癌症等疾病。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.molcel.2022.05.019
2. Acetylation-dependent regulation of PD-L1 nuclear translocation dictates the efficacy of anti-PD-1 immunotherapy
Nature Cell Biology (IF 28.213)
Pub Date: 2020-08-24
分子机制:程序性死亡受体-配体1(Programmed Cell Death-Ligand 1, PD-L1)位于胞质区域的C端被乙酰化转移酶p300催化发生乙酰化修饰,去乙酰化酶HDAC2负责催化PD-L1发生去乙酰化修饰。缺失PD-L1的C端或使用HDAC2抑制剂处理细胞,可观察到PD-L1在细胞核中的定位减少。进一步研究发现,非乙酰化的PD-L1与HIP1R和AP2B1(adaptin-β2)等蛋白结合,经胞吞和和转运进入细胞核。进入细胞核后,PD-L1发挥双重作用,一方面PD-L1与DNA结合,促进免疫应答基因(RelB、TRAF1、HLAs)的表达,促进炎症反应,另一方面,PD-L1通过上调PD-L2和VISTA等免疫检查点基因表达,使肿瘤细胞对PD1/PD-L1阻断疗法产生耐药性。基于此,作者使用HDAC2抑制剂联合PD-1抗体处理荷瘤小鼠,结果显示,与PD-1抗体单独使用相比,HDAC2抑制剂和PD-1抗体联合使用显著抑制了肿瘤的增长。
该文章对PD-L1进行了深入讲解,并探索了HDAC2抑制剂的使用效果,为临床免疫疗法提供了更多理论指导和潜在治疗方案。
原文链接:
https://doi.org/10.1038/s41556-020-0562-4
3. Oxidative stress-CBP axis modulates MOB1 acetylation and activates the Hippo signaling pathway
Nucleic Acids Research (IF 19.16)
Pub Date: 2022-03-29
分子机制:MOB1蛋白被乙酰化修饰,由乙酰转移酶CBP催化形成乙酰化修饰,去乙酰化酶HDAC6催化去乙酰化修饰。活性氧(Reactive oxygen species, ROS)抑制CBP降解,从而上调MOB1的乙酰化水平,乙酰化不但增强其稳定性,也提高了其磷酸化水平,从而激活了LAST1,抑制YAP/TAZ进入细胞核行使功能,从而抑制肿瘤进展。无ROS处理情况下,MOB1乙酰化水平下降,蛋白发生降解,且LAST1被抑制,YAP/TAZ被激活进入细胞核,启动下游基因的转录表达,最终促进肿瘤进展。该研究将氧化应激与Hippo信号通路串联在一起,揭示出MOB1乙酰化在肺腺癌诊断和预后判断中的潜在应用价值。
原文链接:
https://doi.org/10.1038/s41556-020-0562-4
4. Deubiquitinase OTUD3 regulates metabolism homeostasis in response to nutritional stresses
Cell Metabolism(IF=31.373)
Pub Date: 2022-06-05
分子机制:作者通过分析具有糖尿病家族史的患者的测序数据发现,去泛素化酶OTUD3(ovarian-tumor-domain-containing deubiquitinase 3)存在一个单核苷酸多态性位点(SNP C.863G>A),该位点的突变会抑制OTUD3酶活和蛋白稳定性。作者构建了OTUD3缺失的转基因小鼠,通过观察发现,OTUD3缺失会造成严重的糖尿病、血脂异常和胰岛素耐受。具体分子机制:在摄入高糖高脂的情况下, OTUD3被乙酰化酶CBP催化发生乙酰化修饰,修饰后的OTUD3进入细胞核与PPARδ 结合,促进有氧呼吸相关基因的表达,提升有氧呼吸水平,维持正常的体重和血糖水平。当OTUD3不能被修饰或者缺失的情况下,OTUD3无法进入细胞核调控有氧呼吸相关基因的表达,造成线粒体和有氧呼吸代谢失调, 最终导致糖脂的异常积累。该研究有助于我们进一步了解糖尿病的发病机理,为糖尿病的临床政治提供理论指导和新的生物标记物。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.cmet.2022.05.005
5. Acetylation of lactate dehydrogenase B drives NAFLD progression by impairing lactate clearance
Journal of Hepatology(IF=30.083)
Pub Date: 2020-12-11
分子机制:在人和小鼠的非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)和非酒精性脂肪性肝炎(NASH)中,乳酸的积累与乳酸脱氢酶B(lactate dehydrogenase B, LDHB)的乙酰化修饰相关。LDHB被乙酰转移酶PCAF (P300/CBP-associated factor) 催化形成乙酰化修饰。乙酰化的LDHB活性降低,乳酸(Lactate)代谢能力受阻,因此乳酸在细胞中积累。高脂食物诱导的NASH中,LDHB处于高度乙酰化的状态,从而抑制LDHB活性,导致乳酸代谢异常和积累,加剧脂肪沉积和炎症反应。PCAF抑制剂处理或者乙酰化缺失突变体,可以减轻NASH症状。该研究揭示了PCAF-LDHB调控轴的作用及调控机制,为NASH的临床整治提供了新的生物标记物和治疗靶点。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.jhep.2020.11.028
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