分享一篇Nature chemical biology上的文章，“TmcA functions as a lysine 2-hydroxyisobutyryltransferase to regulate transcription”，本文的通訊作者來(lái)自天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤研究所及天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室的張鍇教授，該課題的研究領(lǐng)域?yàn)榈鞍踪|(zhì)組學(xué)和腫瘤生物學(xué)。
蛋白質(zhì)翻譯后修飾(PTM)在調(diào)節(jié)真核生物中的多種細(xì)胞過(guò)程和疾病發(fā)病機(jī)制中起著關(guān)鍵作用，其中組蛋白PTMs在轉(zhuǎn)錄調(diào)控中尤為重要。而類核蛋白（NAP）在細(xì)菌中執(zhí)行類似的功能。最近有研究表明，NAP上的賴氨酸乙?；图谆?，可能會(huì)影響細(xì)菌DNA結(jié)構(gòu)。然而，NAP上的PTMs的調(diào)控機(jī)制和生物學(xué)影響仍然沒(méi)有被很好地探索。賴氨酸 2-羥基異丁酰化（Khib）最初是在真核細(xì)胞的組蛋白上鑒定的，廣泛參與轉(zhuǎn)錄和代謝的調(diào)節(jié)。而之前作者的工作證明了Khib廣泛存在于原核生物中，并且證明CobB是一種去Khib修飾的酶，可介導(dǎo)Khib中的水平并且調(diào)節(jié)大腸桿菌中的糖酵解。然而到目前為止，Khib修飾轉(zhuǎn)移酶在原核生物中依舊沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)，并且這種催化修飾本身的生物學(xué)意義也沒(méi)有被探究。由于已知乙酰轉(zhuǎn)移酶 (KAT) 可以催化多種賴氨酸修飾，如乙?；顽牾；?。作者假設(shè)KAT也可以催化原核生物中Khib的合成。N-乙酰轉(zhuǎn)移酶（GNAT）被認(rèn)為是唯一對(duì)大腸桿菌中的賴氨酸乙?；哂忻富钚缘牡鞍踪|(zhì)家族。為了確定 GNAT 蛋白是否可以充當(dāng)Khib修飾轉(zhuǎn)移酶，作者構(gòu)建了含有18個(gè)GNAT家族蛋白的菌株，最終發(fā)現(xiàn)TmcA為潛在的Khib修飾轉(zhuǎn)移酶。同時(shí)，作者進(jìn)一步證明了R502 是TmcA對(duì)Khib的催化活性的關(guān)鍵位點(diǎn)。
接下來(lái)，為了鑒定由 TmcA調(diào)控的Khib的內(nèi)源性底物，作者利用定量蛋白質(zhì)組學(xué)以評(píng)估 TmcA 基因缺失對(duì)大腸桿菌中底物的Khib水平的相對(duì)差異。作者確定了467個(gè)受 TmcA 影響的內(nèi)源性蛋白Khib的位點(diǎn)。其中，作者發(fā)現(xiàn)H-NS的K121hib位點(diǎn)，在TmcA KO細(xì)胞中顯著下調(diào)。H-NS是一種重要的NAP，廣泛結(jié)合DNA調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)子區(qū)域，抑制轉(zhuǎn)錄從而維持細(xì)菌穩(wěn)態(tài)。因此，作者評(píng)估并發(fā)現(xiàn)H-NS 的K121hib位點(diǎn)會(huì)抑制 H-NS與DNA的結(jié)合。更有趣的是，作者發(fā)現(xiàn)，過(guò)表達(dá)TmcA和過(guò)表達(dá)模擬H-NS K121hib突變（H-NS K121Q）的蛋白時(shí)，都增加了大腸桿菌在極端酸脅迫下的存活率。為了進(jìn)一步研究 H-NS K121hib 增強(qiáng)耐酸性的機(jī)制，作者在WT、KO H-NS 和互補(bǔ)菌株（H-NS、K121Q H-NS 和 K121R H-NS）的五種菌株中，利用RNA測(cè)序（RNA-seq）和逆轉(zhuǎn)錄定量PCR（RT-qPCR）進(jìn)一步證明TmcA可以介導(dǎo)H-NS的K121hib來(lái)調(diào)節(jié)抗酸基因的轉(zhuǎn)錄，并最終提高極端酸脅迫下的細(xì)菌存活率。
總而言之，本篇文章證明了TmcA在調(diào)節(jié)大腸桿菌的轉(zhuǎn)錄和耐酸性中充當(dāng)賴氨酸 2-羥基異丁酰基轉(zhuǎn)移酶的功能，該工作為 Khib 介導(dǎo)的細(xì)菌轉(zhuǎn)錄和酸抗性調(diào)節(jié)提供了新的見(jiàn)解。
本文作者：LSC
責(zé)任編輯：WQW
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41589-021-00906-3.pdf
文章引用：DOI：10.1038/s41589-021-00906-3
