蛋白质的脂化修饰 蛋白修饰
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蛋白质修饰(蛋白质的脂质修饰)
蛋白质的脂质化修饰是指脂质分子与蛋白质共价结合 ， 从而改变其结构和功能 。许多人将脂质修饰视为翻译后修饰(PTM) ， 但有些脂质修饰可以是共翻译过程 ， 如NMT催化的豆蔻酰化 。
与糖基化相比 ， 脂质修饰的一个显著特点是多样性 ， 这与两种生物分子的结构特征直接相关 。在生物化学中 ， 糖和脂肪是两个极端的分子 。各种糖的结构和性质非常相似 ， 而脂类的结构和性质正好相反 ， 不同脂类的结构和性质差异很大 。
【蛋白质的脂化修饰 蛋白修饰】一些常见的脂质修饰信息资源网络 。Physiol版本2015年4月；95(2): 341–376.
比如各种己糖(脱氧糖除外)都是异构体 ， 唯一的区别就是是醛还是酮 ， 还有手性问题 。脂肪酸、胆固醇、萜类和磷脂的结构完全不同 ， 最大的共性恐怕就是溶解性 。
糖基的结构决定了其连接方式主要是糖苷键 ， 所以蛋白质中的糖基化基本是通过糖苷键进行的 。脂质结构的多样性使其与蛋白质有多种联系 。
蛋白质的S-棕榈酰化 。EMBO代表2018年10月；19(10): e46666 。
脂肪酸主要通过其酰基与蛋白质相连 ， 包括与氨基信息资源网的酰胺键、与羟基的酯键、与巯基的硫酯键等 。硫键是高能键 ， 所以这种连接是不稳定的 ， 是一种罕见的脂质可逆修饰 ， 称为蛋白质的S-酰化 。
胆固醇中的活性基团只有3位羟基 ， 通常与蛋白质末端的羧基形成酯键 。虽然萜类化合物中的双键是活性的 ， 但它们不适合与蛋白质连接 。因此 ， 异戊二烯的底物是胆固醇合成的中间体 。带有焦磷酸的FPP或GGPP与半胱氨酸的巯基反应 ， 通过硫醚键与蛋白质相连 。
蛋白质的异戊二烯化 。医学生物化学页
常见的脂质修饰有四种 ， 前三种是纯脂质基团 ， 最后一种是糖脂复合物 ， 即糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚 。通过其乙醇胺部分与蛋白质末端羧基形成的酰胺键连接 。
磷脂修饰很少见 。例如 ， 自噬相关蛋白Atg8/LC3可以被磷脂酰乙醇胺(PE)修饰 ， 这对于自噬体双层膜的形成是必不可少的 。
一般来说 ， 糖基化主要利用其亲水性 ， 而脂质修饰则相反 ， 主要利用其疏水性 。脂质基团可以提高蛋白质整体或局部的疏水性 ， 使修饰后的蛋白质与相应的膜结构更加相容 ， 或者改变局部结构 ， 从而影响其功能 。
不同膜蛋白的S-酰化位点 。Physiol版本2015年4月；95(2): 341–376.
大的脂质修饰基团 ， 如长链脂肪酸、胆固醇和萜类化合物 ， 通常用于改变蛋白质的疏水性 ， 从而影响其细胞定位和稳定性 。常见于膜蛋白和一些信号转导相关蛋白 。
例如 ， 当许多小G蛋白激活下游信号通路时 ， 它们首先与膜结合 ， 这个过程通常涉及异戊二烯和棕榈酰化等修饰 。异戊二烯化的Ras蛋白通过弱膜亲和力与高尔基体结合 ， 被palm酰化后会离开高尔基体 ， 与质膜结合 。
组蛋白酰化的类型和分布 。细胞生物学杂志 。2017年2月；18(2): 90–101.
一般较小的脂质修饰基团只是改变局部的疏水性和电荷分布 ， 从而改变局部的构象 ， 进而影响蛋白质的活性 。例如组蛋白的赖氨酸有很多短链酰化修饰 ， 包括丙酰化、丁酰化、2-羟基异丁酰化、琥珀酰化、丙二酰化、戊二酰化、巴豆酰化和-羟基丁酰化 。
这些修饰起着重要的调节作用 。但修饰基团的来源主要是细胞代谢产物 ， 尤其是脂质代谢 。所以脂质修饰也是一个桥梁 ， 连接脂质代谢和蛋白质功能 ， 进而影响细胞乃至整个机体 。
蛋白质的脂质修饰将脂质代谢与蛋白质功能的调节联系起来 。细胞化学生物学 。2018年7月19日；25(7): 817–831.
参考资料:
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