今天分享一篇發(fā)表在Nucleic Acids Research上的文章，通訊作者是來自佐治亞大學(xué)藥學(xué)院的Y. George Zheng教授，主要關(guān)注表觀遺傳學(xué)。
蛋白的翻譯后修飾對多種細(xì)胞功能產(chǎn)生影響，其中賴氨酸側(cè)鏈氨基上的各種脂肪?；揎棸ㄒ阴；?、丁?；梢员粚?yīng)的修飾及去修飾酶可逆的調(diào)節(jié)。而在組蛋白上，賴氨酸?；揎椧矔艿絢at和hdac調(diào)節(jié)而被寫入或擦除，從而調(diào)節(jié)了廣泛的細(xì)胞生理病理過程。高分辨質(zhì)譜的發(fā)展促進(jìn)了賴氨酸?；揎椀陌l(fā)現(xiàn)，其中就包括正丁酰化修飾（Knbu），該修飾的由KAT中的p300/CBP通過正丁酰輔酶A的?；D(zhuǎn)移實現(xiàn)。而從化學(xué)方面看，來自纈氨酸分解代謝及支鏈脂肪酸代謝中的異丁酰輔酶A（IbuCoA）也有可能起到?；w的作用。此外，異丁酰輔酶A脫氫酶的遺傳缺陷引起的水平失調(diào)會和多種疾病的發(fā)生相關(guān)。因此，作者在本文中關(guān)注了異丁酰輔酶A通過PTM對蛋白功能的調(diào)節(jié)作用，并發(fā)現(xiàn)賴氨酸異丁?；揎棧↘ibu）是一種新的組蛋白修飾。
由于Knbu和Kibu修飾的質(zhì)譜表現(xiàn)相同，所以他們著重通過色譜表現(xiàn)來區(qū)分兩者。通過對比兩者兩種CoA形式的標(biāo)準(zhǔn)品的保留時間和293T細(xì)胞中提取出的兩種CoA水平，他們確定在細(xì)胞中兩種輔酶A以混合形式存在，并認(rèn)為異丁酰CoA也有可能充當(dāng)?；w。已知IbuCoA的來源途徑為異丁酸酯及纈氨酸，作者于是測試了外加d7-異丁酸鈉或者纈氨酸時兩種CoA的變化情況，發(fā)現(xiàn)只有IbuCoA的水平得到增加。此外，d7-異丁酸鈉也提供了一種在動態(tài)變化中專門研究Kibu修飾的方法。
他們在組蛋白肽H3/H4（1-20）上篩選了有可能實現(xiàn)Kibu修飾的KATs，并發(fā)現(xiàn)HAT1能夠以乙?；钚?1%的水平實現(xiàn)Kibu修飾，而該酶對正丁?；男揎椈钚约s為13%；此外，p300也能夠?qū)崿F(xiàn)兩種?；揎?，Kibu修飾活性稍低于正丁?；揎椈钚浴Ｋ麄兂晒肕ALDI-MS檢測到了體外實驗中肽段上的Kibu修飾，并發(fā)現(xiàn)一些市售的抗丁酰賴氨酸的抗體對兩種不同的丁酰化修飾均能識別。
接下來，他們進(jìn)行內(nèi)源Kibu修飾的研究。通過外加d7-異丁酸鈉處理293T，發(fā)現(xiàn)組蛋白的H3/H4均顯示出了Kibu修飾的增加，并進(jìn)一步確定了H3K14和H3K23為修飾位點。與此同時，非組蛋白上沒有Kibu修飾變化。另外通過轉(zhuǎn)染在體外有Kibu修飾活性的p300和HAT1，他們證明了p300在活細(xì)胞內(nèi)也能催化修飾生成，但是HAT1不能。進(jìn)一步為了闡明修飾酶和異丁酰輔酶A的相互作用，他們進(jìn)行了p300/HAT1-異丁酰輔酶A- H4K12 A突變體修飾三元復(fù)合物的結(jié)構(gòu)解析，并發(fā)現(xiàn)HAT1雖能容納異丁酰輔酶A，但是沒有發(fā)生活性結(jié)構(gòu)變化，相比之下p300更大的結(jié)合口袋能夠容納異丁酰輔酶A并最終實現(xiàn)活性催化功能?？傊?，這些結(jié)果證明了Kibu是一種新型的組蛋白修飾。
最后，作者也對異丁酸處理下的293T細(xì)胞進(jìn)行了RNA-seq分析，發(fā)現(xiàn)了相關(guān)通路的變化，并為組蛋白修飾、短鏈脂肪酸作用等相關(guān)研究提供了思路。
本文作者：MYZ
責(zé)任編輯：LYP
原文鏈接：https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkaa1176/6031446
原文引用：DOI：10.1093/nar/gkaa1176
