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2019年7月17日,天津医科大学基础医学院张锴课题组在Science Advances发表了题为“Protein lysine de-2-hydroxyisobutyrylation by CobB in prokaryotes”的研究论文(博士研究生董瀚阳为本文第一作者),报道了原核生物中CobB作为Khib的去修饰酶,介导Khib调节代谢酶活性,改变细胞生长的分子机制。
翻译后修饰(PTMs)是调节蛋白质功能和生命过程的重要手段之一。赖氨酸-2-羟基异丁酰化(Khib)是近年来在真核细胞组蛋白上报道的一种新的翻译后修饰,参与转录、细胞代谢等重要生命活动。
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Mol. Cell:P300作为二羟基异丁酰转移酶调控糖酵解途径
张锴课题组在前期的工作中发现了Khib在原核细胞中分布广泛,并表征了其组学特征,证明了该修饰的发生与碳源的相关性[1],然而Khib在原核生物中的功能和调控机制仍然未知。
2-羟基异丁酰化(Khib)、乙酰化(Kac)、琥珀酰化
本研究利用该课题组发展的“基于多价态亲和光交联蛋白质修饰结合蛋白高灵敏分析方法”[2],结合蛋白质组学技术,在原核细胞中发现了Khib的特异性结合蛋白CobB。而CobB是已知的去乙酰化酶,由此作者提出假设CobB可能具有去除赖氨酸-2-羟基异丁酰化的作用。
作者通过对体内CobB敲除和过表达体系中Khib水平的检测等实验,证实了CobB是Khib的去修饰酶,同时表征了其结合力和酶动力学规律,并进一步确定了R58是CobB去除Khib酶活性的关键位点,又借助多肽水平实验,观测到小分子抑制剂对这一酶活性的影响。至此作者系统证明了CobB是赖氨酸-2-羟基异丁酰化的去修饰酶并表征了其酶活特性。
在此基础上,作者采用定量蛋白质组学技术结合生化实验,在E. Coli中发现了CobB靶向调控的99个Khib位点,其中烯醇酶(ENO)上K343Khib随着CobB敲除显著上调。进一步通过分子生物学手段,阐明了CobB去除ENO上K343Khib和K326乙酰化,调控ENO活性,从而改变代谢活动,影响细菌生长的机制。这一研究发现了CobB是赖氨酸-2-羟基异丁酰化去修饰酶,鉴定了CobB靶向调控的Khib位点,解析了CobB介导Khib调控代谢行为的分子机制。
参考文献:
1. H. Y. Dong, et al., 2018, Systematic Identification of Lysine2-hydroxyisobutyrylated Proteins in Proteus mirabilis. Mol Cell Proteomics.
2. G.J. Zhai, et al., 2018, An Efficient Approach for Selective Enrichment of Histone Modification Readers Using Self-Assembled Multivalent Photo affinity Peptide Probes. Anal Chem.
3. Hanyang Dong, et al., 2019, Protein lysine de-2-hydroxyisobutyrylation by CobB in prokaryotes. Science Advances.
本文经授权转载自iNature公众号,景杰学术团队报道,欢迎转发到朋友圈。如有转载、投稿、等其他合作需求,请添加微信ptm-market咨询。
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