棕榈酰化位点鉴定


棕榈酸(C16:0)是长链饱和脂肪酸,各种脂类的重要组分在细胞膜形成,信号传导和能量储存中扮演重要角色。然而棕榈酰链可以连接在蛋白上,此称之为蛋白棕榈酰化(S-棕榈酰化),这种修饰影响蛋白的定位和功能。在人体中棕榈酸是通过脂肪重新合成中产生,此过程主要发生在脂肪细胞,肝脏细胞和乳腺细胞中。棕榈酸被用来磷脂和鞘脂的合成,通常是经过其他脂肪酸(例如,硬脂酸和油酸)的延伸或者脱保和处理,有些可以通过酯化生成甘油三酯储存脂质。蛋白棕榈酰化在蛋白结构和功能中起重要作用,和其他脂质修饰不同,蛋白棕榈酰化是高度动态的,棕榈酰化和去棕榈酰化循环调控着蛋白的功能和定位。

近年来随着质谱技术不断进步与发展,蛋白乙酰化这种重要的蛋白翻译后修饰逐渐被揭开神秘的面纱。通常在乙酰基转移酶的催化下,蛋白在转录过程或后转录过程中发生乙酰化修饰,此乙酰基集团可以被连接在氨基酸的N端,也就是N-乙酰化;或者连接在氨基侧链的赖氨酸残基上

S-棕榈酰化是一种重要的蛋白翻译后修饰,通常棕榈酰通过形成硫酯键链接在蛋白的半胱氨酸残基上,例如下表1,S-棕榈酰化是一种特殊的蛋白S-酰基化,并且类似于其他可逆的蛋白翻译后修饰,包括磷酸化和乙酰化,S-棕榈酰化的发生会影响蛋白结构和功能。 除了S-酰基化,也有少数棕榈酰盐能够连接到其他各种氨基酸的氨基集团上(例如, 甘氨酸,半胱氨酸,赖氨酸)形成N-棕榈酰化或者在丝氨酸和苏氨酸的羟基集团形成O-棕榈酰化(如下表1)。伴随着S-棕榈酰化发生的过程中,也会有其他脂肪酸修饰发生,例如N-和O-酰基化。N端发生酰基化作用的比如说N-豆蔻酰化(N- myristoylation),这种修饰经常发生在细胞膜外围锚定的蛋白。S-异戊二烯化(S- prenylation)是另外一种常见的脂化作用,赋予蛋白疏水的性质并使其与细胞膜结合。

此表1中棕榈酸通过与氨基酸残基共价形成氧化物,酰胺和硫酯等,形成一系列O-和N-棕榈酰化蛋白修饰,以及类似的其他蛋白脂质化修饰,包括N-豆蔻酰化和S-异戊二烯化。

最近,两种无放射的方法学的突破,点击化学(click-chemistry)和脂酰生物素交换(ABE)给棕榈酰化蛋白鉴定带来了新的突破。这两种技术的发明,结合高通量蛋白质谱分析方法,为各种细胞组织以及临床样本发现新的棕榈酰化位点带来了更多可能。



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