蛋白质翻译后脂修饰剖析.pdf

中国科学: 化学 2013 年 第43 卷 第1 期: 35 ~ 48 SCIENTIA SINICA Chimica SCIENCE CHINA PRESS 自然科学基金项目进展专栏 评 述 蛋白质翻译后脂修饰的结构和功能分析: 靶向 细胞脂信号 * * 钟鸿英 , 杨光富 华中师范大学化学学院; 教育部农药与化学生物学重点实验室, 武汉 430079 *通讯作者, E-mail: hyzhong@; gfyang@ 收稿日期: 2012-07-02; 接收日期: 2012-07-30; 网络版发表日期: 2012-09-04 doi: 10.1360/032012-361 摘要 蛋白质翻译后脂修饰是指蛋白质在核糖体合成后与疏水脂质分子的共价结合. 在已 关键词 知共价化学修饰中, 脂质分子独特的物理化学性质赋予了蛋白质特殊的结构和功能, 并极大 蛋白质 脂质 地影响蛋白质的膜锚定能力、转运和定位途径、信号转导以及蛋白质相互作用等. 多样化的 翻译后脂修饰 脂质结构和结合方式决定了脂修饰蛋白功能的复杂性, 这些脂修饰蛋白与其他已知或未知修 结构 饰蛋白一起, 在细胞多层次交叉调控信号转导通路中互相影响, 协同作用, 从而实现对生理 功能 活动的精细调控. 开展蛋白质翻译后脂修饰结构与功能分析是揭示微生物感染、免疫调节、 肿瘤发生发展等机制的重要途径, 对发现和筛选疾病标志物以及挖掘新型药物靶标具有重要 意义. 1 引言 主要包括脂肪酸、甘油酯、甘油磷脂、鞘脂、固醇脂、 孕烯醇酮脂、糖脂、多聚乙烯等八种类型[8]. 不同结 真核细胞与原核细胞的显著结构区别在于其发 构的脂质以不同的方式参与细胞重要信号转导通路 达的膜系统. 除质膜、核膜外, 真核细胞的内膜系统 的调控, 影响细胞中能量的转换和运输、信息的识别 将细胞质分隔成不同功能区域, 形成具有不同膜结 与传递、以及细胞的发育与分化等. 尽管目前已经证 构的各种亚细胞器包括内质网、高尔基体、线粒体等, 实有 1000 多种结构各异的脂质存在于生物体中, 但 从而实现不同层次生化反应的时空调控, 保证各种 是其结合状态大部分未知. 现有分析技术仅检测到 生理活动有条不紊地正常进行[1]. 强疏水性脂质小分 了极少部分与蛋白质结合的脂质, 其中脂肪酸、异戊 子与蛋白质的共价结合对真核细胞具有特别的意义, 烯类脂质、胆固醇以及糖基磷脂酰肌醇(GPI)是四类 这种修饰明显增强蛋白质与膜的亲和性, 因此其激 常见的可与蛋白共价结合的脂质分子[9], 表 1 和图 1 活与去激活直接影响蛋白质在膜不同微区的锚定、不 列出了这些脂质分子的结构、与蛋白质的结合方式、 同亚细胞器之间的转运以及信号转导. 脂修饰蛋白 稳定性、修饰位点和修饰酶, 这四种脂质分子与蛋白 广泛存在于细胞不同区域, 到目前为止, 利用现代分 质的共价结合主要有N–, S–, 和O–三种连接方式. 析技术在细胞膜、细胞质、细胞核、细胞骨架,