蛋白质棕榈酰化修饰及其研究方法

燕京理工学院药物合成反应论文

蛋白质棕榈酰化修饰及其研究方法

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化工与制药专业 化药XX班 学号XXX

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摘 要

蛋白质棕榈酰化是蛋白质翻译后脂质共价修饰的一种重要形式， 对象主要是胞质蛋白质， 对蛋白质功能产生多重影响。近年来由于相关新技术引入， 对蛋白质棕榈酰化主要修饰酶及其对靶蛋白功能调节方面的研究已渐成为新热点。本文主要对近几年来蛋白质棕榈酰化修饰及其研究方法作了综述。

关键词：棕榈酰化修饰 蛋白质酰基转移酶 DHHC 蛋白

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前 言

人类基因组计划揭示了基因组的结构,但对多数基因功能仍知之甚少。基

因功能通常通过蛋白质实现， 因此蛋白质组研究成为近年来生命科学研究的重点领域。蛋白质具有生物活性之前要经过基因转录、转录后加工、翻译、翻译后加工及转运等多个复杂过程。其中脂质化修饰是一种重要的翻译后修饰形式， 目前已知约有5种脂质共价修饰形式，其中100多种蛋白质发生棕榈酰化修饰，赋予蛋白质极其复杂的生理功能[1]。

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1．蛋白质棕榈酰化修饰及其相关蛋白质

1．1蛋白质棕榈酰化修饰

30年前蛋白质棕榈酰化修饰形式被发现，然而对其修饰酶的研究最近十年才有所进展。在酿酒酵母中首次发现蛋白质酰基转移(PAT)， 由5O个氨基酸残基组成，其序列特征为锌指样DHHC-CRD(半胱氨酸残基聚集域)，类似Cys2His2锌指模体，常位于跨膜域TM2和TM3之间。但是至今仍未明确棕榈酰基团修饰识别模体， 推测其保守序列为C-x2 C-x9-H-Cx2-C-x4-DH-H-C-x5 C-x4-N-x3一F(x为任意氨基酸)[2] 。

根据介导和连接方式不同， 棕榈酰化修饰有三种方式和两种类型[2,3,4]。三种修饰方式包括：(1)PAT介导棕榈酰基转移，为目前主要研究方式；(2)棕榈酰辅酶A介导转移；(3)棕榈酰辅酶A为辅酶的转移蛋白质介导转移。两种类型包括：(1)N型，通过酰胺键连接半胱氨酸(Cys)，(2)S型，通过硫脂键连接Cys。S型较为多见，可分为四个亚类：修饰位点位于或临近跨膜域；修饰位点为N-或C-端Cys；酰化依赖C-端CAAX盒异戊烯化修饰；酰化依赖N．端SH4结构域豆蔻酰化修饰。与异戊烯化、豆蔻酰化、胆固醇脂化、糖基磷脂酰肌醇化(GPI)四种修饰形式不同，棕榈酰化由PAT、硫酯酶(PPT)动态调节蛋白质酰化和脱酰化， 具有可逆性， 该修饰还常常与其他修饰形式共同修饰蛋白质[5,6]近几年， 相关蛋白质陆续被识别发现。 1．2 DHHC蛋白

目前将富含DHHC结构域的蛋白质称为DHHC蛋白， 它们组成DHHC蛋白质家族。多数家族成员具有PAT活性，而且棕榈酰化主要修饰具有DHHC—CRD的蛋白质，所以多种DHHC蛋白既是酶又是底物[2]。0hno等[7]荧光观察发现，人类和酵母DHHC蛋白主要位于细胞内质网和／或高尔基体，其中少数蛋白质如Pfa5、DHHC-5位于细胞膜，还有少数如Vac8、Pfa3位于酵母液泡。人类DHHC蛋白普遍存在，其中许多蛋白质呈组织特异性分布，在器官发生晚期合成，发育组织表达高，而成熟组织表达低[2]。 1．3酵母的棕榈酰化蛋白质

最早在酵母中发现j个促进棕榈酰化修饰的蛋白质是Ras功能效应子(Erf2)，锚蛋白重复域蛋白(Akr1)和 SNARE家族成员Ykt6，但没有确定它们具有PAT功能；随后经证实Erf2-Erf4/Shr5蛋白质复合体，Akrl和Swfl具有PAT

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活性。随着技术完善，研究发现的棕榈酰化蛋白质不断增多，Roth等又发现35个棕榈酰化蛋白，包括Ras，Rho，SNARE家族成员和氨基酸通透酶类(AAP)等。 1．4哺乳动物和其他生物的棕榈酰化蛋白质

随着技术进步，研究范围从酵母扩展到哺乳动物。Fukata等[9]筛选人鼠基因库，得到23个D删C基因，编码23种不同DHHC蛋白。其中较明确的是DHHC3/GODZ、DHHC9/GCP16、DHHC-15、HIP14，DHHC17，相应底物为GABAAy2受体亚单位、H—Ras/N-Ras、PSD-15、亨廷顿蛋白[2,7]。Fernandez- Hemando等[10]发现，人内皮细胞膜上有5种DHHC蛋白，为DHHC2、DHHC3、DHHC7、DHHC8、DHHC21。Zhang等研究的hAPH2是DHHC16蛋白，且具有5种亚型。

另外，Lopez等[12]发现，冠状病毒组装必需的包装蛋白质E通过长末端疏水域C-端保守位点Cys酰化修饰成为棕榈酰化蛋白。

[11]

[2][8]

2．棕榈酰化对蛋白质功能的影响

100多种蛋白质(包括受体、配体、信号转导子)[1]棕榈酰化修饰后调节蛋白质活性、稳定性、膜融合及胞内转运、介导蛋白质定位特定亚细胞器、参与调节多种细胞信号通路、介导蛋白质一蛋白质、蛋白质一脂质相互作用[2]。棕榈酰化蛋白质参与组成各种细胞膜脂质结构域，促进自身或其他蛋白质定位膜脂筏(富含胆固醇，鞘磷脂和GPI微结构域)中；还与特定疾病相关，参与肿瘤发生发展

[5,8]

DHHC蛋白在细胞信号通路中发挥重要作用，Das等[15] 发现，POTE蛋白N-端

CRD含3～4个富集Cys重复序YlJ(CRRs)中成对Cys棕榈酰化，介导其定位质膜胞质面，参与不同信号转导途径。Yang等[14]发现，Gao经酰化修饰调节GDP／GTP转换，影响寡聚体解聚，调节其偶联信号转导的开-关作用。

3．蛋白质的研究方法

3．1棕榈酸脂代谢标记法

方法是最早研究棕榈酰化的方法，通过监控动物体内3[H]标记棕榈酸脂，脉冲追踪分析检测棕榈酰化率.

鉴于蛋白质分离和质谱技术的不断发展，特别是联合多维液相层析技术能极大提高蛋白质鉴定通量， 更好的检测修饰位点[17] 。虽然可以得到修饰位点，但是质谱技术检测时蛋白质先要消化为多肽，多种因素影响混和液离子密度， 因而不能区分2个单不饱和脂肪酸和1个双不饱和脂肪酸， 导致多肽丢失，修饰位点不精确[3,6]。