组蛋白翻译后修饰的类型汇编

合集下载

组蛋白的翻译后修饰的研究

组蛋白的翻译后修饰的研究

组蛋白的翻译后修饰的研究组蛋白是蛋白质的一类,是精细结构的主要成分,也是细胞内基因表达的重要组成部分。

组蛋白的翻译后修饰是调控基因表达和细胞分化的重要机制之一,在该领域的研究不断深入,为新药研发和治疗疾病提供了新思路。

组蛋白后转移酶催化组蛋白修饰形成,而这些修饰形式——如酰化、甲基化、泛素化等——对组蛋白DNA相互作用及相互之间的纤维结构产生影响。

这些修饰还能与其他蛋白质诸如转录因子相互作用修饰,从而影响基因的表达和内部信号传递。

对于组蛋白的翻译后修饰,近年来研究者通过多种高通量技术如质谱和DNA测序等进行了广泛研究。

一些实验表明,糖基化修饰似乎是组蛋白修饰领域最新的研究热点之一。

该修饰是利用异硫氰酸酯偶联方法使组蛋白与糖基修饰剂发生偶联,获得糖基化修饰的组蛋白样品。

研究人员还发现,与不同组织或正常和异常状态相关的组蛋白与修饰不同。

在病理学研究领域,组蛋白的修饰变化和多种癌症的发生相关联,如乳腺癌和肝癌等。

这些变化有时是可逆的,并有可能是深层次修饰物的调控产物。

组蛋白翻译后修饰数据的处理和分析,伴随着革命性的Next Generation Sequencing技术的迅猛发展,也被强化,并且变得更加准确。

一系列分析工具包括FindPeaks、MACS、HOMER、ChIPseeker等已经被开发出来处理这些数据,便于特定修饰及其在基因表达调控机制中的作用的探知。

在多学科合作的前景下,以表观遗传学、分子生物学、细胞生物学等领域为基础的组蛋白修饰研究将不断深入发展,这些研究将为制定新的治疗策略和新药物发现提供支持。

例如,再生医学领域的研究者使用组蛋白的后修饰来促进干细胞分化成不同种类的细胞。

此外,还可应用组蛋白修饰在脑科学中,研究人员可以利用特定修饰来破解记忆的形成和调控机制。

总之,组蛋白翻译后修饰的研究在生物医学领域中具有重要的地位,对于深入了解基因表达和细胞分化的调控在疾病治疗中的应用,具有十分重要作用和意义。

蛋白组学翻译后修饰

蛋白组学翻译后修饰


先用糖苷内切酶消化,再用蛋白酶消化,通过 分析糖苷酶作用前后MS发生位移的肽段,即 可确定含糖基化的肽段 结合串联质谱,可进一步分析糖基化肽段的氨 基酸序列,从而发现糖基化位点
核糖核酸酶B中糖基化位点的分析
糖苷键酶F作用前
糖苷键酶F作用后 剩一个GlcNAc
氨基酸序列的测定
m/z=4792.23

翻译后化学修饰的生物学效应





泛素化对于细胞分化与凋亡、DNA 修复、免疫应 答和应激反应等生理过程起着重要作用; 磷酸化涉及细胞信号转导、神经活动、肌肉收缩 以及细胞的增殖、发育和分化等生理病理过程; 糖基化在许多生物过程中如免疫保护、病毒的复 制、细胞生长、炎症的产生等起着重要的作用; 脂基化对于生物体内的信号转导过程起着非常关 键的作用; 组蛋白上的甲基化和乙酰化与转录调节有关。
TSAASSSNYCNQM

RQHMDSSTSAASSSNYCNQ MMKSRNLTKDRCKPVNTF VHE
糖基化类型的分析

糖蛋白进行蛋白酶切,得到含糖肽段,对肽段直接 进行ESI-MS/MS,以及MALDI-TOF-MS的PSD, 可以直接得到单糖碎片,从而确定糖链结构。
凝集素在糖蛋白研究中的作用

真核生物的Ser,Thr,Tyr 残基. 原核生物的His,Asp,Glu
蛋白质组学在磷酸化分析中的困难




磷酸化蛋白质在细胞内的蛋白质中是相对较 低丰度的; 即使我们找到一种磷酸化蛋白质,也不能排 除有该蛋白质的其他磷酸化形式存在; 细胞内有很多磷酸酯酶,在样品处理时,这 些酶很容易将磷酸基团脱掉; 磷酸化蛋白质酶解后的磷酸化肽段,因为其 化学性质的负电性,在质谱技术中面临着难 以质子化的困难。

蛋白翻译后修饰的种类及作用

蛋白翻译后修饰的种类及作用

蛋白翻译后修饰的种类及作用蛋白翻译后修饰是指在蛋白质翻译完成之后,通过化学反应形成的一系列化学修饰,包括磷酸化、乙酰化、甲基化等。

这些修饰能够改变蛋白质的结构与功能,从而影响细胞代谢和信号传导、稳定蛋白质结构、形成蛋白复合体及转运等多个生物学过程。

一、磷酸化磷酸化是蛋白翻译后修饰中最为常见的一种方式,通过在蛋白质上加上一个磷酸根(PO4),改变蛋白质的电性、构象、酶活性、稳定性等多个方面。

磷酸可以在精氨酸、谷氨酸、丝氨酸和苏氨酸等多个氨基酸上发生磷酸化反应。

不同的磷酸酵素目标氨基酸不同,不同的磷酸化方式也会发生不同的效应,磷酸化对蛋白质的稳定性和功能具有微调作用。

二、乙酰化乙酰化是一种将乙酰基(COCH3)转移至蛋白质氨基酸上的修饰方式。

该修饰多发生在赖氨酸上,可以使相邻精氨酸和色氨酸的磷酸酶活性发生改变,还可以影响蛋白质复合体的形成,从而影响透过信号和蛋白质的细胞内运输等生物学过程。

三、甲基化在蛋白质修饰的方式中,甲基化是一种较少见的表观修饰形式,通常是通过加入顶甲基(CH3)将甲氨酸、精氨酸等还原型氨基酸上的α-氨基反应物完好加工,覆盖翻译后通过精细化的程序酶转作用而形成的反应。

甲基化参与胰岛素的受体、细胞生长等多个社会响应的调节过程。

四、硫醇化硫醇化是一种将氨基酸的硫原子和非氨基酸的硫还原作用之间发生反应,并形成二硫键的修饰方式。

该过程在蛋白构象稳定性和功能方面非常重要,除此之外,硫醇化还可以参与几乎所有的生物学过程中,其中包括氧化还原反应、复合体稳定化、细胞生长和代谢、DNA修复、信号转导等等。

五、糖基化糖基化是一种将糖分子与氨基酸残基之间结合的修饰方式。

糖基化通常发生在蛋白质的赖氨酸、α-胺基酸或酪氨酸上。

这种修饰可以影响蛋白质的稳定性和活性,还可以影响细胞生死和传递的信号、蛋白质的转运和复合体的形成等生物学过程。

六、肽链修饰蛋白翻译后肽链的修饰是指将其他季节性的氨基酸、功能元素(如模拟肽、小分子等)加入到肽链的指定位点上,从而改变蛋白质的性质与功能。

蛋白组学翻译后修饰

蛋白组学翻译后修饰
差异点分析 检测
可编辑ppt
12
抗体免疫印迹法
优点
灵敏 直观
克服同位素法的局限
无同位素污染,操作相对方便 可检测无磷酸化转换的蛋白 能区分不同残基的磷酸化
可编辑ppt
13
磷酸化肽段的分离和富集
使用磷酸化蛋白的抗体 IMAC法 磷酸基团亲和取代
可编辑ppt
14
磷酸化蛋白的抗体
蛋白质组学
浙江大学 生命科学学院
江辉
可编辑ppt
1
第五章 蛋白质 翻译后修饰的鉴定
可编辑ppt
2
蛋白质的翻译后修饰
很多前体蛋白是没有活性的,常常要进行一个系列 的翻译后加工,才能成为具有功能的成熟蛋白。
加工的类型是多种多样的,一般分为四种:
N-端fMet或Met的切除:原核生物的肽链,其N-端不保 留fMet,大约半数蛋白由脱甲酰酶(deformylase)除去 甲酰基,留下Met作为第一个氨基酸;在原核及真核细 胞中fMet或者Met一般都要被除去
二硫键的形成
化学修饰
剪切:很多的前体蛋白要经过剪切后方可成为成熟的蛋 白 ,如胰岛素
可编辑ppt
3
蛋白质的翻译后化学修饰
蛋白质翻译后修饰在生命体中具有十分重要的作 用,它使蛋白质的结构更为复杂, 功能更为完善, 调节更为精细, 作用更为专一。
化学修饰的类型也很多,包括磷酸化(如核糖体 蛋白的Ser,Tyr和Trp残基常被磷酸化);糖基化 (如各种糖蛋白);泛素化(要进入蛋白酶体降 解的蛋白);甲基化(如组蛋白,肌蛋白),乙 酰化(如组蛋白),羟基化(如胶原蛋白)等。
可编辑ppt
4
翻译后化学修饰的生物学效应
泛素化对于细胞分化与凋亡、DNA 修复、免疫应 答和应激反应等生理过程起着重要作用;

蛋白翻译后修饰

蛋白翻译后修饰

凋亡,从而最终发展成为癌细胞 .
2.5 磷酸化
DNA新陈代谢的研究中:细胞中DNA损伤可导致人的复制蛋 白 A(RPA)32 kD 亚基 N 端的过度磷酸化, 这有助于调控 DNA 的新陈代谢, 促进DNA 修复. 有数据显示, 过度磷酸化会 导致 RPA 构象改变 , 降低 DNA 复制的活性 , 但不会影响
泛素-蛋白酶系统是存在于所有真核生物细胞的调控
系统。降解过程中需要三种酶的参与: 泛素激活酶(E1)、
泛素结合酶(E2)和泛素蛋白质连接酶(E3)。泛素化降解
蛋白的过程中对蛋白的特异性识别依赖 E3. 由 E2s 和 E3s 介导的泛素化过程可以被去泛素化酶(DUBs)逆转.。
2.4 泛素化
目前发现的 DUBs 可分为两大类 : 泛素碳端水解酶 (ubiquitin C-terminal hydrolases,UCHs)和泛素特异性
DNA 的修复。
2.6 SUMO 化
SUMO为小泛素相关修饰物 (small ubiquitin- related modifier,SUMO)分子,是一种近年发现的泛素样分子,也参与 蛋白质翻译后修饰,但是不介导靶蛋白的蛋白酶体降解, 而 是可逆性修饰靶蛋白,参与靶蛋白的定位及功能调节过程。
3 研究方法及关键技术
蛋白酶 (ubiquitin-spicific processing proteases,
UBPs) ,两者都是半胱氨酸水解酶。泛素化降解蛋白 的过程中对蛋白的特异性识别依赖E3. 由E2s 和E3s 介导的泛素化过程可以被去泛素化酶 (DUBs)逆转通常 情况下, UCHs 主要水解羰基端的酯和泛素的氨基键,
2.3 糖基化
发生在高尔基体上:起始于丝氨酸和苏氨酸羟基 上连接N-乙酰半乳糖胺、N-乙酰葡萄糖胺、甘露糖及

组蛋白的主要修饰类型

组蛋白的主要修饰类型

组蛋白的主要修饰类型组蛋白是一种存在于细胞核中的蛋白质,具有调控基因表达和维持染色体结构的重要功能。

组蛋白的修饰是指对其进行化学修饰,通过改变组蛋白的结构和功能,从而影响染色体的结构和基因的表达。

组蛋白的主要修饰类型包括甲基化、乙酰化、磷酸化和泛素化等。

本文将分别介绍这些主要修饰类型及其在基因表达调控中的作用。

一、甲基化甲基化是指在组蛋白上添加甲基基团。

甲基化通常发生在组蛋白N 端的赖氨酸残基上,也可以发生在其他氨基酸残基上。

甲基化可以通过甲基转移酶催化完成。

甲基化可以影响染色体的结构和基因的表达。

在某些情况下,甲基化可以抑制基因的转录,从而起到基因沉默的作用;在另一些情况下,甲基化可以促进基因的转录,起到激活基因的作用。

二、乙酰化乙酰化是指在组蛋白上添加乙酰基团。

乙酰化通常发生在组蛋白的赖氨酸残基上,通过组蛋白乙酰转移酶催化完成。

乙酰化可以改变组蛋白的电荷性质,从而影响其与DNA的结合能力,进而影响基因的转录激活。

此外,乙酰化还可以增加组蛋白的稳定性,促进染色质的松弛,从而有利于基因的转录。

三、磷酸化磷酸化是指在组蛋白上添加磷酸基团。

磷酸化通常发生在组蛋白的丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸残基上,通过激酶催化完成。

磷酸化可以改变组蛋白的结构和功能,从而影响染色体的结构和基因的表达。

在某些情况下,磷酸化可以促进染色质的松弛,增加基因的转录活性;在另一些情况下,磷酸化可以抑制基因的转录。

四、泛素化泛素化是指在组蛋白上添加泛素基团。

泛素化通常发生在组蛋白的赖氨酸残基上,通过泛素连接酶催化完成。

泛素化可以标记组蛋白,促使其被降解或参与细胞过程。

泛素化还可以影响组蛋白的相互作用和结构,从而影响染色体的结构和基因的表达。

组蛋白的甲基化、乙酰化、磷酸化和泛素化是其主要的修饰类型。

这些修饰可以改变组蛋白的结构和功能,从而影响染色体的结构和基因的表达。

通过对这些修饰的研究,可以更好地理解基因表达调控的机制,并为相关疾病的治疗提供新的思路和方法。

蛋白质翻译后修饰——末端修饰(氨基末端、羧基末端)——加密版

蛋白质翻译后修饰——末端修饰(氨基末端、羧基末端)(~~by luckyboy)(微生物班、精简打印、元旦巨献版)在核糖体上翻译的时候,当氨基酸添加到新生多肽之后,在体内氨基酸残基会发生各种各样的共价修饰。

I、氨基端的修饰初生蛋白的第一个氨基酸的命运:在细菌中:在细菌中生物合成蛋白质的第一步一般是甲酰甲硫氨酰-tRNAfmet和第二个氨酰tRNA通过肽键合成,因此初生蛋白质存在一个甲酰甲硫氨酰位点。

在真核生物中:虽然N末端甲硫氨酰位点从第一个甲硫氨酸获取在成熟蛋白质中很常见,N末端的α-甲基一般很快会被移除,接着在大多数情况下甲硫氨酸残基会被断裂下来。

这个作用是依靠甲硫氨酸氨基肽酶的作用,并且这个裂解过程由第二个残基控制。

(1)在酵母中(啤酒酵母):如果倒数第二个氨基酸残基有一个0.129nm或更小的回转半径的时候,甲硫氨酸会被完完全全的裂解掉(这些氨基酸有:Gly, Ala, Ser, Cys, Thr, Pro, Val)(3)在真菌或哺乳动物的线粒体中:起始甲硫氨酸的不被去除,但在植物的线粒体中还是会发生的。

在工程菌中:在大肠杆菌中过量表达的蛋白质通过质粒技术会导致一种甲硫氨酸残基保留的不正常现象。

一、乙酰化1.N端a-乙酰基修饰(a-acetyl)在蛋白质中是很普遍的在Ehrlich ascite 细胞中:大概有80%的可溶蛋白是N端a-乙酰基修饰的。

在高等真核生物中:有证据表明在这些细胞中氨基酸末端乙酰化是非常普遍的,几乎可以作为高等真核生物蛋白质的一个典型标志。

在低等真核生物中:N端a-乙酰基的比例比较低,但还是存在的2. N端a-乙酰基化修饰通常是翻译中同时发生的,一般发生在新生肽链大约40个残基长的时候3.N端残基乙酰化修饰的频率(概率)是不同的:一般Ala,Ser > Met,Gly, Asp > Asn,lle,Thr,Val > 其他氨基酸残基(1)在高等真核生物中的蛋白质比细菌或真菌中的蛋白质更可能发生乙酰基修饰(2)在大肠杆菌中表达的真核细胞蛋白部分发生乙酰化。

翻译后修饰蛋白组分析

翻译后修饰蛋白组分析蛋白质翻译后修饰(PTMs)是指蛋白质在翻译中或翻译后的化学修饰过程。

蛋白质翻译后修饰(PTMs)通过给蛋白质添加磷酸酯,乙酸酯,酰胺基或甲基等官能团增加蛋白质组的功能多样性,并影响正常细胞生物学和发病机理的几乎所有方面。

蛋白质翻译后修饰在许多细胞过程中起着关键作用,如细胞分化、蛋白质降解、信号传导和调节过程、基因表达调节以及蛋白质相互作用。

蛋白质翻译后修饰PTMs通常包括磷酸化,糖基化,泛素化,亚硝基化,甲基化,乙酰化,脂质化和蛋白水解。

因此,PTM的特征(包括修饰类别和修饰位点)在细胞生物学以及疾病诊断和预防研究中至关重要。

蛋白质翻译后修饰(PTMs)受许多因素影响,鉴定过程比较繁琐。

例如:大多数翻译后修饰水平很低。

因此,在鉴定之前必须对修饰蛋白进行富集。

此外,修饰的稳定性以及质谱的检测效率也是PTMs分析过程中的关键因素。

百泰派克生物科技搭建有高级的分析平台,可用于表征各种翻译后修饰(PTM)。

BTP-蛋白质翻译后修饰鉴定能够解决的生物学问题百泰派克公司采用Thermo Fisher的Q ExactiveHF质谱平台,Orbitrap Fusion质谱平台,Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC,为广大科研工作者提供磷酸化/糖基化/泛素化/乙酰化/甲基化/二硫键/亚硝基化等翻译后修饰鉴定。

蛋白质氨基酸序列的特定位置可以与化学基团或者小分子量的蛋白共价结合从而发生蛋白质翻译后修饰(post-translational modifications,PTMs),相较于没有发生修饰的蛋白,PTMs会导致特定序列分子量的增加。

在蛋白翻译后修饰方式的鉴定过程中,蛋白会首先被酶切成肽段,然后进入质谱进行分析;通过质谱分析,得到的是一系列肽段的分子质量信息。

对于某一个特定肽段而言,在没有发生任何翻译后修饰的情况下,其序列信息和分子量是确定的;蛋白质翻译后修饰方式鉴定示意图当它发生了某种翻译后修饰之后,例如磷酸化修饰,由于序列信息和分子量是确定的,磷酸根的分子量也是确定的;在质谱检测过程中发现其中的部分肽段的分子量刚好增加了一个磷酸根的分子量,假设这个肽段就发生了磷酸化修饰,再通过二级质谱图进行二次确认。

蛋白质翻译后修饰及其功能

蛋白质翻译后修饰及其功能
蛋白质的修饰指的是对蛋白质分子的化学结构进行改变,从而影响蛋白质的功能和活性。

蛋白质修饰通常可以分为两大类:翻译后修饰和转录后修饰。

1.翻译后修饰:指的是在蛋白质合成完成后,通过一系列酶催化反应对蛋白质分子的氨基酸残基进行的化学修饰。

常见的翻译后修饰包括:-磷酸化:将磷酸基团(PO4)添加到蛋白质分子上,通过调节蛋白质的构象和活性,参与细胞信号转导、基因表达等过程。

-甲基化:在蛋白质的赖氨酸残基上添加甲基基团(CH3),参与DNA 修复、转录调控等生物学过程。

-乙酰化:在蛋白质的赖氨酸残基上添加乙酰基团(CH3CO),参与细胞代谢、染色体结构的调控等过程。

-泛素化:在蛋白质分子上附加小型蛋白物质泛素,参与蛋白质的降解、DNA修复等过程。

2.转录后修饰:指的是在蛋白质合成后,由酶催化将其他化学分子如糖类、脂类等与蛋白质分子非共价地连接起来,从而改变蛋白质的结构和性质。

常见的转录后修饰包括:
-糖基化:将糖类分子附加到蛋白质分子上,形成糖蛋白;参与细胞信号传导、免疫应答等过程。

-脂基化:将脂类分子如脂肪酸、胆固醇等附加到蛋白质分子上,形成脂蛋白;参与细胞信号传导、细胞膜的结构和功能调节等过程。

-辅酶修饰:将辅酶分子如辅酶A、辅酶FAD等与蛋白质分子结合,
参与能量代谢、酶催化等生物过程。

这些修饰能够调节蛋白质的稳定性、活性和功能,在细胞过程中起着
重要的调控作用。

不同的修饰方式和位置会导致蛋白质的不同功能和亚型,从而在生物体内发挥不同的生理作用。

基因编码的蛋白质中的翻译后修饰

基因编码的蛋白质中的翻译后修饰翻译后修饰是指在蛋白质翻译完成之后,在蛋白质分子上发生的化学修饰过程。

这些化学修饰在蛋白质的空间结构、稳定性、活性、运输等方面起到至关重要的作用。

在翻译后修饰过程中,基因编码的蛋白质将接受不同的化学修饰,这些修饰常常会将蛋白质从原始状态转化为更复杂的结构,并影响蛋白质的功能调节以及相互作用方式。

下面我们将简要介绍几种常见的翻译后修饰类型。

1. 磷酸化磷酸化是最常见的翻译后修饰方式之一,它涉及到磷酸对蛋白质中氨基酸络合物的连接。

磷酸化修饰通常由哺乳动物细胞负责的磷酸化酶系统完成,这些酶的活性在很大程度上与蛋白质调节和适应性有关。

例如,肌动蛋白可以通过顺式磷酸化增加其活性,并在肌肉收缩中发挥关键作用。

相反,代谢酶乳酸脱氢酶的磷酸化可能导致其活性降低,从而对产酸过程造成负面影响。

2. 甲基化甲基化是一种在蛋白质翻译过程之后发生的修饰方式。

通过这种方式,甲基转移酶将甲基基团附加到氨基酸侧链上,通常是赖氨酸和精氨酸类氨基酸上。

这种修饰在各种生物过程中都非常重要,特别是在基因表达和细胞信号传递中。

事实上,许多疾病,包括肿瘤和神经系统疾病等,都涉及到甲基化的失调。

3. 糖基化糖基化是指糖分子与蛋白质中的氨基酸残基发生环糊精化学修饰。

这种修饰方式可以对蛋白质的性质和功能产生明显的影响,并在许多临床疾病中扮演重要的角色。

例如,糖基化修饰已经被证明涉及心血管和神经系统疾病的进展和恶化。

4. 醛基化醛基化是指蛋白质中的亲水性残基如羟基和氨基与代表反应物或代表产物的一类活性醛物质如丙酮和甲醛之间发生复杂的分子反应。

它破坏了细胞内蛋白质的结构和功能,从而影响细胞的代谢过程。

醛基化在衰老过程中也发挥了很大的作用。

总之,翻译后修饰是一种重要的蛋白质的化学修饰方式,可以极大地影响蛋白质的结构和功能。

将对翻译后修饰进行更深入的研究将会选择理解蛋白质生物学和生长中的许多动态的过程。

在敢于深入探究翻译后修饰过程的同时,我们需要重视一些翻译后修饰可能对人体健康有害的影响,并寻求更好的治疗方案。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

组蛋白翻译后修饰的
类型
组蛋白翻译后修饰的类型
组蛋白和组蛋白翻译后修饰通过影响染色质的结构来调控基因的表达,目前已成为表观遗传学研究的焦点之一。

染色质是一系列核小体相互连接成的念珠状结构。

核小体的核心是由组蛋白
H2A、H2B H3、H4各两个分子构成的八聚体,在八聚体的表面缠绕有1.75圈的双螺旋DNA相邻的两个核小体之间由DNA连接,称为纤丝(fiber), 在纤丝部位结合有组蛋白分子H1。

在组蛋白H1存在时,核小体之间紧密接触,形成直径为10nm的纤维状结构。

这就是染色体构型变化的一级结构。

在染色质中,DNA和组蛋白是染色质的稳定成分,组蛋白与DNA勺含量之比接近1 : 1 组蛋白是染色质的主要蛋白质成分,通过带正电荷的氨基末端区域与带负电荷的DNA骨架相互作用,对基因的表达有重要调控作用。

染色体活性调控的一个重要的机制是组蛋白的可逆共价修饰,通常容易发生在组蛋白H3和H4的N端尾部,组蛋白H2A和H2B的N和C末端,包括甲基化,乙酰化,磷酸化,ADP核糖基化,泛素化和小分子类泛素化修饰,这些翻译后修饰可改变组蛋白与DNA之间的相互作用,影响调控复合物与染色质结合的能力及染色质重塑,进而影响着细胞的多种功能。

1•甲基化
组蛋白甲基化是由组蛋白甲基化转移酶(hist on emethyltra nsferase ,HMT完成的。

甲基化可发生在组蛋白的赖氨酸和精氨酸残基上,而且赖氨酸残基能够发生单、双、二甲基化,而精氨酸残基能够单、双甲基化,这些不同程度的甲基化极大地增加了组蛋白修饰和调节基因表达的复杂性。

甲基化的作用位点在赖氨酸
(Lys)、精氨酸(Arg)的侧链N原子上。

组蛋白H3的第4、
9、27和36位,H4的第20位Lys, H3的第2、17、26位及H4的第3位Arg都
是甲基化的常见位点。

研究表明•,组蛋白精氨酸甲基化是一种相对动态的标记,精氨酸甲基化与基因激活相关,而H3和H4精氨酸的甲基化丢失与基因沉默相关。

相反,赖氨酸甲基化似乎是基因表达调控中一种较为稳定的标记。

例如,H3第4位的赖氨酸残基甲基化与基因激活相关,而第9位和第27位赖氨
酸甲基化与基因沉默相关。

此外,H— K20的甲基化与基因沉默相关,H3- K36 和
H3-K79的甲基化与基因激活有关。

但应当注意的是,甲基化个数与基因沉默和激活的程度相关。

2•乙酰化
组蛋白乙酰化主要发生在H3 H4的N端比较保守的赖氨酸位置上,是由组蛋白乙酰转移酶和组蛋白去乙酰化酶协调进行。

组蛋白乙酰化呈多样性,核小体上有多个位点可提供乙酰化位点,但特定基因部位的组蛋白乙酰化和去乙酰化是以一种非随机的、位置特异的方式进行。

乙酰化可能通过对组蛋白电荷以及相互作用蛋白的影响,来调节基因转录。

早期对染色质及其特征性组分进行归类划分时就有人总结指出:异染色质结构域组蛋白呈低乙酰化,常染色质结构域组蛋白呈高乙酰化。

最近有研究发现,某些HAT复合物含有一些常见的转
录因子,某些HDAC复合物含有已被证实的阻遏蛋白。

这些发现支持了高乙酰化与激活基因表达、低乙酰化与抑制基因表达有关的看法。

3. 磷酸化
组蛋白H3在有丝分裂过程中,两个丝氨酸残基SerlO和Ser28发生了磷酸化作用。

Ser10磷酸化组蛋白H3首先出现在G2晚期的核周缘,Ser28磷酸化组蛋白
H3紧随其后出现,两个位点的磷酸化在中期到达高峰,并扩展到染色体的
所有部分。

当细胞有丝分裂进入后期和末期,组蛋白H3Ser28的磷酸化逐渐消退,而组蛋白H3Ser10磷酸化的荧光信号也逐渐从染色体上消失,此时在纺锤体中央部位出现Ser10磷酸化H3.研究结果表明,组蛋白H3Ser10和Ser28的磷酸化与细胞有丝分裂染色体的凝集和解凝集过程有着时间和空间上的相关性。

SerlO和Ser28这两个位点发生磷酸化作用,可使组蛋白H3氨基末端的正电荷数降低,改变了组蛋白一DNA间的相互作用,这可能是导致染色质变构凝集的原因之一。

根据激光共聚焦显微分析表明,在有丝分裂后期和末期,SerlO 磷酸化组蛋白H3的荧光信号出现在中体位置,在纺锤体中央形成梯状区带,随后凝集成点状成直线排列,和分开的两套染色体形成“三明治”样结构。

4. 泛素化
组蛋白H2A在1975年被首次发现有泛素化修饰,其泛素化修饰位点是高度保守的赖氨酸残基119 (K119)位点。

研究发现在大量高等真核生物中H2A总量的5%~15被泛素化,除了在芽殖酵母中没有发现泛素化的组蛋白
H2A(ubiquitinated-H2A,uH2A)以外,在许多组织和细胞中都发现有多聚泛素化(polyubiquitination) 的H2A研究还发现,组蛋白H2A的泛素化能够促进组
蛋白H1与核小体的结合,促进多聚梳群蛋白(polycomb group protein) 的沉默,还在X染色体失活的起始过程中有重要作用。

除了H2A以外,组蛋白H2B也可以被泛素化修饰。

尽管染色质中泛素化的组蛋白H2B量并不多,约占1%~2%但是在从芽殖酵母到人类的真核生物中广泛分布。

研究还发现H2B的123位赖氨酸的泛素化还能影响H3的79位赖氨酸的甲基化。

5. 组蛋白的其他修饰方式
相对而言,组蛋白的甲基化修饰方式是最稳定的,所以最适合作为稳定的表观遗传信息。

而乙酰化修饰具有较高的动态,另外还有其他不稳定的修饰方式,如腺苷酸化、ADP核糖基化等等。

这些修饰更为灵活的影响染色质的结构与功能,通过多种修饰方式的组合发挥其调控功能。

所以有人称这些能被专识别的修饰信息为组蛋白密码。

这些组蛋白密码组合变化非常多,因此组蛋白共价修饰可能是更为精细的基因表达方式。

另外,研究发现H2B的泛素化可以影响H3K4和H3K79的甲基化,这也提示了各种修饰间也存在着相互的关联。

相关文档
最新文档