蛋白乙酰化

一、什么是蛋白质乙酰化?

通过乙酰基转移酶(KAT/HAT)催化下，将乙酰辅酶A(Ac-CoA)的乙酰基(-COCH3)共价连接到蛋白质特定氨基酸残基上的过程，主要发生在赖氨酸侧链(由赖氨酸乙酰转移酶KAT/HAT催化)或蛋白质N端(由N-a-乙酰转移酶NATs催化)。

通过对赖氨酸或N端氨基的乙酰化，中和其原有的正电荷，改变蛋白质局部电荷环境与空间构象，影响染色质结构、基因转录活性和蛋白质功能：

其中组蛋白乙酰化通过松弛染色质促进基因表达，非组蛋白乙酰化则调控细胞周期、代谢通路及疾病发生。

赖氨酸乙酰化由乙酰转移酶(KAT)催化，由去乙酰化酶(HDAC/Sirtuin)去除，呈现动态可逆的双向调控;而N端乙酰化在大多数情况下为不可逆修饰。

二、主要有哪几类

1、NE-乙酰化(赖氨酸乙酰化)：乙酰基添加到赖氨酸侧链E位的伯胺上，可逆调节赖氨酸正电荷，改变蛋白构象、稳定性及与DNA/其他蛋白互作

2、Na-乙酰化(蛋白质N端乙酰化)：由N-a-乙酰转移酶(NATs)催化，在蛋白质N端氨基添加乙酰基，在翻译过程中或刚完成时催化，影响蛋白折叠、亚细胞定位及降解，多为不可逆(在哺乳动物中N端乙酰化被认为是不可逆的，没有已知的去乙酰化酶)

3、O-乙酰化(低频)：乙酰基(CH3CO-)连接到羟基(-OH)氧原子上的一类修饰，在蛋白质中主要发生在丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸侧链羟基，也见于多糖/糖蛋白/脂质的糖基羟基上，频率较低，但也参与蛋白功能调控，不改变电荷，主要影响空间位阻、氢键、疏水作用，但整体研究较少、大量机制不明。

三、有哪些生物学功能?

1、基因表达调控：组蛋白乙酰化可松弛染色质结构，促进转录因子和RNA聚合酶结合DNA，从而激活基因表达

2、蛋白功能调节：非组蛋白乙酰化可调控蛋白稳定性、酶活性、亚细胞定位及蛋白-蛋白相互作用。例如，p53K382位点乙酰化可阻止其降解，延长半衰期

3、细胞生理过程：参与细胞周期、代谢调控、DNA损伤修复、免疫应答及精子功能等

4、蛋白稳态调控：N端乙酰化可保护蛋白免于降解识别，调控蛋白质组稳定性，并与自噬及泛素-蛋白酶体系统互作

四、怎么检测?

1、Western blot：(直接WB和IP-WB经典法)检测赖氨酸乙酰化/检测特定蛋白的乙酰化，可验证蛋白是否发生乙酰化、药物/处理前后乙酰化水平高低，适用于大批量样本快速筛查，已知蛋白、已知位点验证，上下游调控验证，组蛋白乙酰化常规检测、机制初步验证等。

2、免疫荧光/免疫组化：用乙酰化特异性抗体染色，看乙酰化蛋白定位、组织分布、高低表达差异，适用于定位分析、组织水平整体观察、细胞亚群差异、药物/模型药效评价、不能提蛋白的样本。

3、质谱法：高分辨率定位乙酰化位点，蛋白提取、酶解，乙酰化肽段特异性富集后进行质谱检测，可用于初筛差异乙酰化位点、找新靶点、疾病模型修饰谱；

4、放射性标记法：用于特定实验条件下的乙酰化检测，外源3H-乙酸被细胞摄取>转化为3H-乙酰CoA>在乙酰转移酶作用下，把带放射性的乙酰基加到蛋白赖氨酸/Ser/Thr残基上，最后通过放射性信号直接定量、定位蛋白乙酰化水平；有放射性危害，需要同位素实验室资质、防护和废物处理，只能定量整体乙酰化水平，无法区分具体乙酰化位点，操作繁琐周期长。