代谢相关蛋白质修饰在肿瘤发生发展过程中的作用及机制
蛋白质修饰对疾病发生的影响
蛋白质修饰对疾病发生的影响随着生物学、化学和医学等领域的发展，越来越多的研究表明蛋白质修饰对疾病发生、发展和治疗具有重要的影响。
蛋白质作为生物体内最重要的分子之一，其功能和性质都受到蛋白质修饰的影响。
本文将介绍蛋白质修饰的种类及其对疾病发生的影响，并探讨蛋白质修饰在治疗疾病方面的应用前景。
一、蛋白质修饰的种类蛋白质修饰是指蛋白质分子内部或外部的结构、性质或活性等发生改变的过程。
目前已经发现的蛋白质修饰类型有几百种，其中最为常见的包括磷酸化、甲基化、乙酰化、糖基化、泛素化等。
磷酸化是指蛋白质上的亲水性氨基酸残基（如丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸）受到磷酸化酶的催化后，转化成带负电荷的磷酸酯。
磷酸化通常会使蛋白质的活性或降低或提高，同时也可以使蛋白质的定位、相互作用和稳定性发生改变。
甲基化是指蛋白质中的赖氨酸或组氨酸上添加一个甲基基团。
甲基化是一个正常的生理过程，但过度甲基化或者错误的甲基化可以导致各种细胞功能紊乱。
甲基化异常会导致一系列疾病，如癌症、心血管病、自闭症等。
乙酰化表示将酰化基团加到蛋白的赖氨酸上。
蛋白乙酰化能影响转录调控、DNA修复、蛋白质的水解和修饰酶的相互作用等，对癌症和各种神经疾病的病理生理过程具有很大意义。
糖基化是指在蛋白质的氨基酸侧链或碳水化合物链上以各种形式附着糖基团。
糖基化后的蛋白质分子能够与细胞外糖蛋白结合，从而参与调节细胞信号转导系统。
泛素化是指蛋白质上的特定赖氨酸残基被共价修饰与泛素分子（一种小分子蛋白质）。
泛素化可以导致蛋白质被降解和维持到合适的水平，可以控制细胞周期、蛋白质质量控制以及信号传导等重要生物学过程。
二、蛋白质修饰对疾病发生的影响蛋白质的结构与性质对细胞的正常功能和生命过程起着至关重要的作用。
因此，蛋白质修饰的异常会导致各种疾病的发生，如：癌症、心脏病、神经系统病变、代谢性疾病等。
1. 糖基化在糖尿病中的作用糖尿病是一种代谢性疾病，是由于胰岛素分泌不足或胰岛素受体异常等原因导致血糖升高、病变多发的疾病。
内源性代谢物靶标发现及其在精准靶向肿瘤治疗中的应用前景
内源性代谢物靶标发现及其在精准靶向肿瘤治疗中的应用前景叶慧;郝海平【摘要】随着生物质谱和功能组学等技术的发展,内源性代谢物能作为功能性配体,与体内多种蛋白发生相互作用,进而影响肿瘤细胞的生存和增殖.然而,大多数功能性代谢物在肿瘤内的直接作用靶标和调控机制尚不明确,对其认知的缺失阻碍了进一步基于肿瘤代谢重编程现象研发精准靶向药物的探索.因此,寻找内源性代谢物在体内的直接作用靶标,不仅有助于基于靶向肿瘤代谢的先导化合物的新药研发,也为实现肿瘤患者个性化治疗提供了新思路.文中就肿瘤代谢的特点及内源性代谢物对肿瘤生存的影响,以及目前适用于内源性代谢物的靶标发现方法进行阐述,以期为基于肿瘤代谢的精准治疗提供参考.【期刊名称】《医学研究生学报》【年(卷),期】2019(032)005【总页数】6页(P468-473)【关键词】肿瘤代谢;内源性代谢物;靶标发现;精准治疗【作者】叶慧;郝海平【作者单位】210009南京,中国药科大学天然药物活性组分与药效国家重点实验室,江苏省药物代谢动力学重点实验室;210009南京,中国药科大学天然药物活性组分与药效国家重点实验室,江苏省药物代谢动力学重点实验室【正文语种】中文【中图分类】R730 引言肿瘤中代谢物水平与正常细胞相比存在显著差异。
越来越多的研究表明，致癌信号通路与代谢活动之间存在紧密联系［1-2］，代谢重编程在癌症中的重要性正日益得到承认。
代谢重编程使肿瘤细胞高度依赖于特定代谢通路、代谢酶，而代谢物除了作为代谢转化中的中间体，也可通过直接或间接作用进一步触发肿瘤细胞的多种信号通路，对蛋白网络进行调控。
研究表明，代谢物在细胞内往往存在多个作用靶标，而同一靶蛋白同时也可受到多种代谢物的共同调节［3］。
因此，在复杂的肿瘤代谢网络中明确功能性代谢物的作用靶标与调节机制成为肿瘤靶向治疗的新途径。
随着质谱技术的发展，其在小分子靶标发现领域显示出卓越的优势。
目前，基于质谱的小分子药物靶标发现方法按照是否对小分子进行官能基团的修饰这一标准可分为非修饰及修饰的靶标发现方法。
蛋白质表达与肿瘤发生癌细胞的异常行为
蛋白质表达与肿瘤发生癌细胞的异常行为蛋白质是细胞内最基本的生物分子之一，广泛参与细胞内的各种生物活动。
在正常情况下，蛋白质的表达会遵循细胞的需求和调控机制。
然而，肿瘤细胞的异常行为往往导致蛋白质表达出现异常。
本文将探讨蛋白质表达与肿瘤发生癌细胞的异常行为之间的关系。
一、蛋白质表达的基本机制蛋白质表达是指基因序列中的DNA转录为mRNA，然后mRNA通过翻译作用被转化为具有特定功能的蛋白质的过程。
这个过程包括转录和翻译两个主要的步骤。
转录是指DNA的序列通过RNA聚合酶酶催化的作用，使得RNA聚合酶能够将DNA序列转录成RNA序列。
在细胞核内，mRNA通过加工包括剪切、剪接和聚合酶添加等作用，形成成熟的mRNA，然后通过核孔复合物进入细胞质。
翻译是指mRNA通过核糖体和tRNA的配合作用，将mRNA上的密码子转化为氨基酸序列，从而形成蛋白质。
蛋白质的合成过程包括起始、延伸和终止等多个步骤，确保蛋白质的正确合成。
二、肿瘤发生与蛋白质表达的异常肿瘤的发生与蛋白质表达的异常密切相关。
在肿瘤细胞中，常常会出现以下几个异常现象。
1.基因突变肿瘤细胞的基因突变是导致蛋白质表达异常的重要原因之一。
基因突变可以导致DNA序列的改变，进而影响mRNA的转录和翻译过程。
这些突变可能是点突变、插入或删除等不同类型，导致蛋白质的结构和功能发生变化。
2.基因放大/缺失肿瘤细胞中常常出现某些基因的放大或缺失现象。
基因放大是指细胞中某个基因的拷贝数目增加，使得该基因的表达量也相应增加。
相反，基因缺失是指细胞中某个基因的拷贝数目减少，导致该基因的表达量下降或消失。
这些基因的放大或缺失可以直接影响蛋白质的表达水平和功能。
3.蛋白质的修饰异常蛋白质在合成后还需要进行一系列的修饰过程，包括磷酸化、甲基化、糖基化等。
这些修饰可以调节蛋白质的活性、稳定性和局部化，从而影响蛋白质的功能。
在肿瘤细胞中，这些修饰过程也常常受到异常调控，导致蛋白质的异常活性和功能。
蛋白质表达与肿瘤癌细胞中蛋白质表达的变化与治疗策略
蛋白质表达与肿瘤癌细胞中蛋白质表达的变化与治疗策略肿瘤是一种异常细胞增殖的疾病，其发展与细胞内蛋白质的表达密切相关。
蛋白质表达的变化与肿瘤的发展、预后以及治疗策略密切相关。
本文将探讨蛋白质表达与肿瘤癌细胞中蛋白质表达的变化，并分析其在肿瘤治疗中的潜在应用。
一、蛋白质表达的变化与肿瘤1.1 蛋白质表达的基本概念蛋白质是生物体中最为重要的大分子有机化合物之一，扮演着细胞内信号传导、结构支持、代谢调控等重要角色。
蛋白质的表达水平直接反映了细胞功能状态，包括细胞增殖、细胞凋亡、细胞迁移等过程。
1.2 蛋白质表达的变化与肿瘤发展与正常细胞相比，癌细胞的蛋白质表达往往发生显著变化。
癌细胞中表达上调的蛋白质可以促进细胞增殖、抑制细胞凋亡、增强细胞侵袭能力，从而推动肿瘤的发展。
同时，癌细胞中抑制表达的蛋白质可以导致细胞凋亡、抑制细胞周期进程，从而抑制肿瘤的发展。
1.3 蛋白质组学在肿瘤研究中的应用蛋白质组学技术的发展为深入研究肿瘤中蛋白质的表达变化提供了有力工具。
通过蛋白质组学技术可以全面分析肿瘤细胞中蛋白质表达的差异，发现潜在的治疗靶点以及预测患者的预后。
二、肿瘤癌细胞中蛋白质表达的变化2.1 肿瘤抑制基因的失活与蛋白质表达下调癌细胞中常见的肿瘤抑制基因如P53、PTEN等的失活常常导致蛋白质表达的下调。
这些蛋白质的下调会增加癌细胞的增殖能力、减少细胞凋亡，从而促进肿瘤的发展。
2.2 肿瘤促进基因的激活与蛋白质表达上调癌细胞中常见的肿瘤促进基因如MYC、HER2等的激活往往导致蛋白质表达的上调。
这些蛋白质的上调会增加癌细胞的增殖能力、增强细胞周期进程，从而推动肿瘤的发展。
2.3 蛋白质修饰与肿瘤发生蛋白质修饰指的是蛋白质在翻译后发生的化学修饰，如磷酸化、乙酰化等。
这些修饰可以改变蛋白质的功能和表达水平，进而影响肿瘤的发生和发展。
三、蛋白质表达与肿瘤治疗策略3.1 靶向治疗根据肿瘤细胞中蛋白质表达的差异，可以针对特定的靶点进行靶向治疗。
组蛋白磷酸化在肿瘤发生发展中的作用及检验方法
组蛋白磷酸化在肿瘤发生发展中的作用及检验方法组蛋白是染色质中最基本单位的蛋白质，在基因表达、DNA复制和修复等过程中起着重要作用。
组蛋白的修饰是通过蛋白激酶和蛋白酶等催化酶的作用来实现的。
其中，磷酸化是一种常见的组蛋白修饰形式，不仅在正常细胞内发挥着关键作用，而且在肿瘤发生发展中也起着重要作用。
一、组蛋白磷酸化在肿瘤发生发展中的作用组蛋白磷酸化在肿瘤发生发展中的作用机制非常复杂，主要表现在下面几个方面：1. 肿瘤基因表达的调节研究发现，某些组蛋白磷酸化修饰会导致肿瘤相关基因的表达发生改变，从而刺激肿瘤细胞的生长和扩散。
以组蛋白H3为例，它的丝氨酸10位点磷酸化在多种癌症中都被发现有上调的表达水平，磷酸化H3S10形成的特定结构可以促进RNA聚合酶二（Pol II）的启动和转录活性。
此外，组蛋白磷酸化还能影响其他转录因子和核酸酶的结合，从而影响基因表达。
2. 细胞周期的调控组蛋白的磷酸化还能参与细胞周期的调节，从而影响癌细胞的增殖和分裂。
研究表明，磷酸化的组蛋白在不同的细胞周期阶段都可能起着不同的作用，包括G1期的启动、S期DNA复制和G2/M期的分裂。
特别是在G2/M期，磷酸化的组蛋白能够促进染色体复制和紧密结合，形成正确的染色体结构和有序分裂。
3. DNA损伤应答和修复组蛋白磷酸化还在DNA损伤应答和修复中发挥重要作用。
在细胞感应到DNA损伤时，会引发一系列的信号传递和修复反应，以保证DNA损伤的修复和细胞生存。
组蛋白的磷酸化会改变染色质结构，以便DNA损伤修复和DNA修复酶的招募。
此外，组蛋白的磷酸化也能影响DNA损伤信号传递的启动和终止，平衡损伤应答和细胞死亡之间的关系。
二、组蛋白磷酸化的检验方法组蛋白磷酸化机制的研究需要相应的检验方法，以鉴定磷酸化修饰在肿瘤发生发展中的作用。
目前，常用的组蛋白磷酸化检验方法主要有以下几种：1. 蛋白质免疫印迹蛋白质免疫印迹法（Western Blot）是检测组蛋白磷酸化修饰的常用方法之一。
蛋白质酪氨酸磷酸化在代谢和疾病中的作用机制
蛋白质酪氨酸磷酸化在代谢和疾病中的作用机制蛋白质是生命的重要组成部分，它在细胞代谢中扮演重要的角色，同时它们还具有多种特定的生物学功能，如酶催化、细胞信号传导和细胞结构维护等。
而酪氨酸磷酸化（tyrosine phosphorylation）作为一种常见的蛋白质修饰方式，已经被广泛研究。
本文将就蛋白质酪氨酸磷酸化在代谢和疾病中的作用机制进行探讨。
1. 酪氨酸磷酸化的概念和基本机制酪氨酸磷酸化是通过激酶将酪氨酸置换为磷酸基团来进行的，它是一种磷酸化修饰方式之一，同时也是蛋白质修饰中最重要、最复杂和最广泛的类型之一。
实践证明，酪氨酸磷酸化可使蛋白质的运输，分泌和转录发生明显的改变，同时还能够调节基因表达和调控信号通路。
从基本机制来看，酪氨酸磷酸化的过程是可以被几个关键酶分别进行调控的，包括酪氨酸激酶（tyrosine kinase）、丝氨酸/苏氨酸激酶（Ser/Thr kinase）和酪氨酸磷酸酶（tyrosine phosphatase）等。
这些酶通过结构特定的底物-酶相互作用来实现底物的磷酸化和去磷酸化。
2. 酪氨酸磷酸化在代谢中的作用酪氨酸磷酸化在代谢中的作用不仅具有重要的调控作用，同时还对细胞能量代谢有着很深的影响。
以肌红蛋白为例，它被认为是联合代谢和能量象征，其在肌肉纤维中承担了细胞能量供应，并发挥了高效的能量储存功能。
同时，由于肌红蛋白受到了酪氨酸磷酸化的调节，因此可以通过其来改善肌肉代谢和体重管理。
另外，研究还表明，酪氨酸磷酸化可以对脂肪酸的合成和分解产生影响，并调节葡萄糖代谢途径中的酶活性，从而影响葡萄糖酮体生成和血糖水平的调节。
3. 酪氨酸磷酸化在疾病中的作用除了对代谢产生影响外，酪氨酸磷酸化在疾病中也有着重要的作用，例如糖尿病、癌症、炎症和心血管疾病等。
糖尿病是一种典型的代谢疾病，它的发展与胰岛素分泌和胰岛素抵抗的失调密切相关。
研究表明，酪氨酸磷酸化调节了胰岛素/肌红蛋白信号通路，并通过与相关激素和细胞分子相互作用，对糖尿病的发展产生极其重要的影响。
相关蛋白质在肿瘤发生和发展中的作用及其治疗策略研究
相关蛋白质在肿瘤发生和发展中的作用及其治疗策略研究随着人们对肿瘤的深入了解，越来越多的科研人员开始关注相关蛋白质在肿瘤发生和发展中的作用，以及其治疗策略的研究。
在这篇文章中，我们将深入探讨相关蛋白质对肿瘤的影响，以及当前的治疗策略研究状况。
一、相关蛋白质在肿瘤发生和发展中的作用研究表明，在肿瘤的发生和发展中，许多蛋白质扮演着重要的角色。
下面我们将分别探讨这些蛋白质在肿瘤中的作用。
1. EGFREGFR是一种表皮生长因子受体，它参与调节肿瘤细胞增殖、血管生成和转移等生物学过程。
在研究中发现，大部分恶性肿瘤都增加了EGFR的表达水平，促进了肿瘤的生长和扩散。
因此，EGFR早已成为肿瘤治疗的重要靶点。
2. TP53TP53是一种常见的肿瘤抑制基因，它能够抑制肿瘤细胞的增殖和促进细胞凋亡。
在TP53基因发生突变时，这种抑制作用就丧失了，会导致肿瘤的发生和发展。
3. VEGFVEGF是血管内皮生长因子，它能够促进肿瘤细胞的血管生成，从而提供足够的营养和氧气，满足肿瘤的生长和转移需要。
综上所述，EGFR、TP53、VEGF等蛋白质在肿瘤发生和发展中扮演着重要的角色，它们的异常表达或突变会导致肿瘤的增长和扩散。
二、当前的治疗策略研究状况现阶段，肿瘤的治疗策略往往是多种手段综合应用。
下面我们将介绍几种目前常见的治疗策略。
1. 靶向治疗靶向治疗是通过抑制肿瘤细胞内特定的分子靶标来治疗癌症。
常见的靶标包括EGFR、HER2、BRAF等。
靶向治疗具有作用快、副作用小等优点，但目前仍存在一些问题，例如治疗耐药性和易引发二次肿瘤等问题。
2. 化疗化疗是通过化学药物抑制肿瘤细胞的增殖和扩散。
化疗药物通常对不同类型的癌症都有疗效，但同时也会破坏正常细胞，引起许多副作用。
3. 免疫治疗免疫治疗是目前研究最为活跃的领域之一，它通过激活机体自身的免疫系统来攻击肿瘤细胞。
免疫治疗具有靶向性强、几乎没有副作用等优点，但适应症和治疗效果还需要进一步研究。
代谢组学在恶性肿瘤研究中的应用进展2023
代谢组学在恶性肿瘤研究中的应用进展2023代谢组学是一种系统性研究生物体内代谢物质组成和变化规律的高通量技术，以探究代谢物在生物体内的作用和调控机制。
代谢重编程是恶性肿瘤的重要特征之一。
在肿瘤的发生和进展过程中，生物体内代谢谱会发生变化。
近年来，代谢组学技术已在恶性肿瘤研究中得到广泛应用，包括肿瘤筛查、早期诊断、疗效预测、预后评估和新药靶点研发等。
全文总结代谢组学在恶性肿瘤研究进展，揭示代谢组学技术在临床应用中的潜在价值。
恶性肿瘤严重威胁人类生命健康，其发病率和死亡率在世界范围内快速增长。
肿瘤细胞为维持其无限制增殖的特点而进行了复杂的代谢重排，导致参与能量产生和生物合成的代谢过程发生一系列改变，如糖酵解和葡萄糖代谢（Warburg效应∖脂质代谢、谷氨酰胺代谢、氨基酸代谢、柠檬酸循环、脂肪酸氧化、单碳代谢等改变。
了解肿瘤细胞代谢物和代谢途径的变化特征，有助于更好地了解肿瘤全貌，协助肿瘤诊断、治疗监测、预后评估以及优化治疗靶点。
代谢组学是系统生物学中的一门科学,旨在对生物系统内源性代谢物进行定量评估,通过全面、高通量地检测和分析生物体内代谢产物，探究代谢机制的变化以及与生物体生理和病理状态的关系。
代谢组学在多种肿瘤中已有较深入研究，为恶性肿瘤的研究提供了有力工具。
本文综述代谢组学在恶性肿瘤诊断、治疗、预后评估和药物研发等方面的应用现状。
1代谢组学概述代谢组学的概念于1998年由StevenO1iVer首次提出，现被广泛认为是系统生物学的基石。
代谢组学是一种粉莫式识别方法和生物信息学技术结合使用的分析工具，用于检测代谢物并跟踪他们在生物流体或组织中的变化。
因代谢物与生物体的表型密切相关，与其他组学技术不同，代谢组学中代谢物及其浓度的鉴定直接代表分子表型。
在技术上，代谢组学涉及代谢物的高通量研究,包括细胞、生物体液、组织、器官或生物体内具有不同理化特征和丰度动态范围的所有小分子(50~1500Da),如氨基酸、糖、脂肪酸、脂质和类固醇。
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项目名称：代谢相关蛋白质修饰在肿瘤发生发展过程中的作用及机制首席科学家：赵世民复旦大学起止年限：2012.1至2016.8依托部门：教育部上海市科委一、关键科学问题及研究内容关键科学问题本课题将以代谢相关的蛋白质翻译后修饰为切入点，系统挖掘参与代谢酶修饰调控的乙酰化和磷酸化等修饰酶及其修饰底物，系统挖掘被代谢物调控的下游被甲基化和羟基化等修饰的蛋白；在此基础上研究其对细胞代谢的作用，作用的分子机理以及在肿瘤发生中的变化规律和生理病理意义；并通过结构生物学方法寻找通过干预修饰进而干预代谢的小分子化合物。
具体地，将就如下关键科学问题开展研究：1. 发展相关技术和研究体系，系统地挖掘代谢相关翻译后修饰的修饰酶及其底物；探索相关蛋白质修饰酶类和底物通过何种网络及分子机制进行调控。
2. 在肿瘤发生、发展过程中，代谢相关翻译后修饰如何变化，以及这些变化对于肿瘤发生发展有何病理意义。
3. 研究能否通过活性小分子化合物干预代谢相关翻译后修饰，进而干预代谢来实现肿瘤的预防与干预。
主要研究内容我们将以项目组成员前期在代谢相关的蛋白质翻译后修饰研究为基础，从广度与深度上扩展对代谢失调引发肿瘤机理的研究。
在广度方面主要系统地发现参与细胞代谢调控的翻译后修饰的修饰酶，以及被代谢物调控的下游底物蛋白和信号通路。
在深度方面主要研究各种翻译后修饰调节代谢的分子机理，重点研究乙酰化修饰参与代谢调控的机制；在代谢物调控下游翻译后修饰和信号通路的分子机理方面，我们将重点研究对组蛋白甲基化和DNA去甲基化酶的调控机理；同时，用结构生物学的策略寻找针对上述具有治疗潜力的靶分子的活性小分子化合物。
1. 代谢相关的蛋白质的修饰谱及其在肿瘤发生发展过程中的变化规律以肝癌和神经胶质瘤等癌症为模型，建立全细胞的与代谢相关的蛋白质乙酰化、磷酸化、羟基化、甲基化修饰鉴定的技术方法与平台。
探讨这些肿瘤发病过程中代谢酶的乙酰化、磷酸化修饰的动态变化，以及被代谢中间物调控的下游羟基化、甲基化等蛋白底物与动态变化。
2.肿瘤发生发展过程中代谢组的变化规律及其与代谢相关修饰变化的对应关系与调控机制通过代谢组学、遗传学以及生物化学策略，比较肿瘤细胞与正常细胞中的代谢物组成特点，重点探讨代谢相关修饰改变与代谢组改变的内在联系；建立能反应肿瘤特征的代谢组谱，力争发现肿瘤特异性代谢标志物（群）。
3. 肿瘤发生发展过程中一些代谢产物作用的信号通路及对肿瘤发生发展的意义系统地研究与肿瘤发生密切相关的糖酵解通路与三羧酸循环通路相关代谢中产物在肿瘤发生发展过程中的作用机理。
重点研究 酮戊二酸（ KG）及其结构类似的等代谢中间物影响各种 KG依赖的系列双加氧酶功能的分子生化机理及其对细胞信号通路的影响，包括 KG对PHD、系列组蛋白去甲基化酶以及DNA去甲基化酶活力的影响以及相关双加氧酶活力被抑制／激活后细胞的生理变化，特别是细胞在表观遗传性状及血管新生等生理性状受双加氧酶活力改变的影响。
4. 筛选针对蛋白质修饰酶的活性小分子化合物及其作用机制针对组学和机理研究所发现的具有重要价值的蛋白质修饰酶类（包括乙酰化酶、去乙酰化酶、双加氧酶、羟基化酶及甲基化酶等）, 采用基于结构生物学原理的小分子干预物质的计算、模拟，从天然产物筛选或者人工直接合成出能干预蛋白质修饰酶类活性的小分子化合物, 通过对发现的活性小分子化合物进行生化、生理功能进行验证，然后根据结晶学手段解析蛋白修饰酶与小分子化合物形成复合体的三维晶体结构，根据小分子化合物与蛋白修饰酶结合的关键结构元素特点，对可能成药的小分子进行优化及药理效应研究。
二、预期目标总体目标从代谢相关蛋白质修饰的发生、调节和动态相互作用机制及其生理病理意义这一核心科学问题出发,构建高通量蛋白组学方法、系统地挖掘与代谢密切相关的蛋白质乙酰、磷酸化、羟基化及甲基化修饰酶类及其靶蛋白的蛋白质组学、系统生物学和生物信息学内涵；用遗传和生物化学方法鉴定一批新的蛋白质乙酰化修饰酶类, 用代谢组学方法比较乙酰化修饰酶类在生理及病理条件下蛋白组水平的变化及因此引起的代谢酶乙酰化修饰变化和细胞代谢组变化；建立全细胞水平的蛋白质羟基化修饰靶蛋白数据库并确定一些关键羟基化蛋白质的动态调控机制, 并研究它们的信号调控网络；以机理研究为根据，通过结构生物学方法系统研究蛋白修饰酶HAT、SIRT和双加氧酶的结构，以及修饰酶与代谢中间物和修饰酶底物组成的复合体的分子结构，利用结构信息，结合生物化学，生物物理学及细胞生物学的方法，通过改变相关蛋白质以及它的整个复合体在此的作用位点的结构来验证其生物学功能，为治疗修饰酶相关疾病提供小分子药物设计和优化的结构模板，为修饰酶相关的癌症等疾病的治疗提供新的途径, 确定并优化可以调节代谢酶乙酰化活性的小分子药物先导化合物。
通过本课题的实施使我国在代谢与肿瘤发生研究的相关领域保持来之不易的国际领先地位；力争使我国在该方向的转化医学研究和开发具有自主知识产权的抗癌新药重大需求方面有所突破。
最后,以本项目的实施为契机, 促进国内蛋白质组学、代谢组学、生物化与分子生物学、结构生物学以及生物信息学的衔接和交叉集成, 使参与课题的年轻骨干成员成为国内相关研究的领军人才，使参与单位成为国内开展代谢与肿瘤研究的基地，同时培养一批交叉学科人才。
五年目标1. 初步建立乙酰化调控代谢酶的网络系统系统鉴定参与各个代谢酶乙酰化的修饰酶，主要研究糖酵解通路和三羧酸循环通路中各个代谢酶的乙酰化修饰酶。
阐明乙酰化酶和去乙酰化酶对于各个代谢酶生化性质的调控机理。
阐明乙酰化酶和去乙酰化酶对于各个代谢中间物的调控后果。
明确乙酰化修饰与已知磷酸化等修饰之间对代谢调控的相互关系。
2. 明确翻译后修饰对代谢物的调控系统系统研究代谢酶翻译后修饰改变对细胞代谢物的调控作用。
用代谢组学方法研究单个及多个代谢酶翻译后修饰改变对细胞代谢物及代谢流（metabolic flux）的影响，重点研究如何通过调节代谢酶的乙酰化水平调节糖酵解通路与三羧酸循环通路的相对代谢流。
寻找抑制Warburg effect进而抑制肿瘤生长的方法。
3. 建立代谢物影响表观遗传及信号通路的调控网络明确细胞内 KG及其结构类似代谢物浓度对于组蛋白甲基化水平和DNA甲基化水平的调控机理。
重点明确包括延胡索酸（fumarate）、琥珀酸（Succinate）、苹果酸（malate）以及2－hydroxylglutarate等 KG结构类似代谢物对于组蛋白甲基化水平和DNA甲基化水平的调控机理。
阐明5－10个因组蛋白甲基化水平或DNA甲基化水平改变导致的下游基因表达改变及其病理生理效应。
系统寻找细胞内活性受 KG及其结构类似代谢物浓度调控的脯铵酸羟基化酶。
建立蛋白质羟基化的蛋白组学分析方法，用蛋白修饰组学方法鉴定全细胞水平羟基化修饰的蛋白质底物。
阐明5－10个羟基化修饰的底物蛋白在 酮戊二酸及其结构类似代谢物浓度改变时导致的信号通路改变及生理病理效应。
4. 解析3－5个代谢相关蛋白修饰调控酶的晶体结构，设计并优化5－10个可以调节代谢或抑制代谢相关肿瘤发生信号通路的药物先导小分子化合物根据乙酰化修饰调控酶对于调控代谢酶活力及代谢中间物的重要性以及根据双加氧酶对于调控下游基因的重要性，有选择性的解析3－5个代谢酶相关的乙酰化修饰酶的晶体结构。
基于具有生理或临床意义的候选的修饰酶,结合修饰酶的结构特点，发现或合成能干预其活性的小分子化合物，就其药理效应开展在细胞甚至整体水平的深入研究并优化其结构与功效。
争取对每一种候选的修饰酶发现3 种以上的先导小分子化合物。
5. 取得具有国际影响的原创性成果并力争实现转化突破在国际重要学术刊物上发表高水平论文50 篇以上。
其中,在影响因子大于10 的刊物发表10 篇以上，在代谢与肿瘤研究取得国际领先地位。
申请8－15项与本项目成果直接相关的发明专利，并有1－2项实现初步转化。
6. 培养一批国内从事代谢调控及蛋白质修饰研究的交叉学科人才，使其中部分人才具有一定国际知名度。
三、研究方案本项目将以已知的与代谢密切相关的肝癌、胃肠肿瘤以及神经胶质瘤等癌症为模型，开展研究。
学术思路围绕代谢相关蛋白质翻译后修饰调控肿瘤发生这个核心主题，我们将聚焦代谢调控机制与代谢物和代谢下游信号通路这三个关键因素，解析如下主要科学问题：1，肿瘤细胞中与代谢相关的蛋白质翻译后修饰的作用与调控机制；2，肿瘤过程中与蛋白质修饰调控相关的代谢中间物产生的特点与机制；3，肿瘤过程中与蛋白质修饰调控相关的代谢中间物对肿瘤相关信号通路的影响。
并在此基础上，明确与代谢调控的及与代谢中间物相关的下游蛋白质靶标，进而通过结构生物学的方法寻找可以调控这些靶标蛋白的药物先导化合物。
技术途径一、采用方法学研究与应用研究并重的研究策略，研究代谢相关的蛋白质翻译后修饰。
针对课题组成员已经发展了蛋白质磷酸化、甲基化、乙酰化等检测技术，以及对于蛋白质组羟基化修饰的分析还缺乏成熟手段的现状，在本课题中我们采用方法学研究与应用研究并重的研究策略。
具体技术途径包括：1. 利用固相标记定量技术进行蛋白组学分析。
溶液标记是广泛使用的标准标记方法，该策略需要许多人为操作步骤，如样品除盐，添加标记试剂，孵化反应，终止反应，样品混合，除盐等，这些都会影响样品的回收率和分析的重复性，而且费时费力，容易出错。
我们将使用我们发展的基于两相柱的固相标记定量多维分析的平台开展相关蛋白组学研究。
平台将固相标记与多维分析结合，有利于定量的自动化实现蛋白质组的通量化分析，可以在30个小时（包括标记时间）定量分析1000多个蛋白质。
2. 利用抗体亲和富集技术开展蛋白质组乙酰化组分析。
蛋白质组乙酰化分析的关键是如何有效富集乙酰化肽段。
我们制备的抗体可以高特异性的将乙酰化肽段富集出来。
蛋白质组样品经过分级后，每个组分分别用蛋白质酶切。
然后利用抗体将赖氨酸残基乙酰化的肽段富集出来，接着利用液相色谱质谱连用分析富集的肽段，最后利用数据库检索和数据处理实现乙酰化蛋白质与其修饰位点的鉴定。
利用该方法分析蛋白质组乙酰化，可以鉴定上千个赖氨酸乙酰化蛋白质。
3. 采用固定亲和技术进行蛋白质组磷酸化分析。
蛋白质组磷酸化的分析需要包括磷酸化肽段提取技术、磷酸肽的鉴定技术等多种技术的整合。
我们发展了一种具有自主知识产权的基于钛离子的固定亲和色谱（Ti(IV)-IMAC）的磷酸肽富集技术，比常规富集技术能鉴定更多的磷酸肽；在磷酸肽鉴定的数据处理方面，发展了一种结合二级和三谱高可信鉴定磷酸肽的方法，开发了一个磷酸化蛋白质组分析专用的软件。
为了能够规模化分析，还需要对复杂组学样品进行有效分级。
我们因此发展了一种具有高正交性质的反相色谱(RPRP-LC)技术用于磷酸肽的多维分离。