蛋白质修饰(蛋白质的脂质化修饰)

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。许多人认为脂解是一种翻译后修饰(PTM)。事实上，一些脂解可以是一个共翻译过程，如NMT催化的肉豆蔻酰化。

与糖基化相比，脂质修饰的一个显著特点是多样性，这与两类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，而脂类则正好相反，不同脂类的结构和性质差异很大。

一些常见的脂肪修饰。Physiol版本2015年4月；95(2): 341–376.

比如各种己糖(脱氧糖除外)都是同分异构体，唯一的区别就是是醛还是酮，以及手性。而脂肪酸、胆固醇、萜类和磷脂在结构上完全不同，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，所以蛋白质的糖基化基本是通过糖苷键。脂质结构多样的使其以多种方式与蛋白质联系在一起。

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连接，包括带有氨基的酰胺键、带有羟基的酯键和带有巯基的硫酯键。硫酯键是一种高能键，所以这种键是不稳定的，是一种罕见的可逆脂质修饰，称为蛋白质的S-酰化。

胆固醇中的活性基团只有3位的羟基，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，半胱氨酸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

最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。通过乙醇胺部分和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，磷脂酰乙醇胺对自噬双层膜的形成至关重要。

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。脂类可以提高蛋白质的整体或局部疏水性，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。这在膜蛋白和一些信号转导相关蛋白中很常见。

例如，许多小G蛋白在激活下游信号通路时首先与膜结合，这一过程往往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。

组蛋白赖氨酸酰化的类型和分布。细胞生物学杂志。2017年2月；18(2): 90–101.

较小的脂质修饰基团一般只改变局部疏水性和电荷分布，从而改变局部构象，进一步影响蛋白质活性。例如，组蛋白赖氨酸具有各种短链酰化修饰，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。因此，脂质修饰也是信息资源的桥梁，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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4.通过组蛋白酰化对基因表达的代谢调节。细胞生物学杂志。2017年2月；18(2): 90–101.

5.陈保恩等,《细胞信号与疾病中的蛋白质脂质化:功能、调节和治疗机会》。细胞化学生物学。2018年7月19日；25(7): 817–831.