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蛋白质乙酰化修饰定量分析基础知识

导读

• 蛋白质乙酰化修饰定义
• 蛋白质乙酰化修饰功能
• 组蛋白乙酰化调控过程
• 蛋白质乙酰化修饰位点鉴定流程
• 蛋白质乙酰化修饰组学定量分析流程

蛋白质在细胞中经过翻译后,到被运输到相应的细胞器并且发生特定的生物学作用前会经过很重要的一步加工,那就是蛋白质翻译后修饰加工。蛋白质翻译后修饰的作用主要是改变蛋白质的活性、定位或功能。通过蛋白质翻译后修饰也进一步增加了细胞通路机制和生命活动的多样性和复杂性。常见的蛋白质翻译后修饰包括磷酸化,乙酰化,糖基化,泛素化等。在这期我们就先来说说乙酰化。

蛋白质乙酰化修饰

蛋白质乙酰化修饰,顾名思义指的就是在蛋白质原有基础上面嫁接上乙酰化基团。在细胞中,乙酰化修饰的反应由乙酰基转移酶所催化,将乙酰辅酶A的乙酰基转移并添加在蛋白质赖氨酸残基上。在早期的研究中,乙酰化修饰一直被认为是真核细胞所特有的一种翻译后修饰,直到后来研究发现原核细胞中年也存在着蛋白质乙酰化修饰。所以,乙酰化修饰是原核和真核生物所共有的一种翻译后修饰类型。

蛋白质乙酰化修饰的功能

目前对乙酰化修饰的功能研究主要集中在对细胞转录调控,以及对代谢通路的调控这两个方面。在众多乙酰化修饰的蛋白质中,研究较多的要数细胞核中包围DNA的组蛋白了。组蛋白和DNA缠绕构成核小体,组蛋白的甲基化、乙酰化修饰能够调节DNA缠绕的松紧度,从而对基因表达进行调控,因此,组蛋白的翻译后修饰是表观遗传学研究中的重要一环。另外,研究也发现乙酰化修饰普遍存在于人的多种代谢酶之中,并且参与调控代谢通路以及代谢酶的活性。其中在肝脏这样的代谢器官中就存在着多种代谢酶被高度乙酰化。因此,对蛋白质新的乙酰化位点的研究以及乙酰化修饰组学研究能够为揭示更多病症的原因提供重要指导意义,并未疾病相关的新药研发打开新思路。

组蛋白乙酰化调控过程

在细胞核内,组蛋白乙酰化与组蛋白去乙酰化过程处于动态平衡,组蛋白的乙酰化水平由组蛋白乙酰化转移酶(histone acetyltransferase, HAT)和组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase, HDAC)共同调控。HAT将乙酰辅酶A的乙酰基转移到组蛋白氨基末端特定的赖氨酸残基上,组蛋白在带上负电乙酰化基团后,与同样带负电的DNA相互排斥,因此DNA缠绕变得松弛,能够与转录因子结合开启基因的表达。相反HDAC使组蛋白去乙酰化,促进带负电荷的DNA紧密结合,核小体包裹得更为紧密,DNA无法与转录因子相结合,基因的转录也就相应地受到抑制。

蛋白质翻译后修饰的作用主要是改变蛋白质的活性、定位或功能。通过蛋白质翻译后修饰也进一步增加了细胞通路机制和生命活动的多样性和复杂性。常见的蛋白质翻译后修饰包括磷酸化,乙酰化,糖基化,泛素化等。在这期我们就先来说说乙酰化。组蛋白乙酰化调控

蛋白质乙酰化鉴定

蛋白质翻译后修饰的作用主要是改变蛋白质的活性、定位或功能。通过蛋白质翻译后修饰也进一步增加了细胞通路机制和生命活动的多样性和复杂性。常见的蛋白质翻译后修饰包括磷酸化,乙酰化,糖基化,泛素化等。在这期我们就先来说说乙酰化。蛋白质乙酰化修饰位点鉴定

蛋白质乙酰化鉴定流程

1. 组织/细胞破碎,提取、提纯目的蛋白质
2. 使用胰蛋白酶将目的蛋白酶解成多肽片段
3. 使用高效特异性乙酰化抗体对乙酰化修饰肽段进行免疫富集
4. 使用LC-MS/MS对富集的乙酰化肽段进行鉴定分析
5. 数据分析,并对鉴定的乙酰化位点的生物学功能进行解释预测。

随着蛋白质组研究的发展,我们越来越深刻地意识到,对于生物体生命活动的管理和调控过程,密切相关的不仅是单个蛋白质层面的修饰状态,更重要的是研究蛋白质组学水平研究在翻译后修饰的动态变化。高质、高效的蛋白质翻译后修饰富集技术和丰富的、精准的定量手段使得研究蛋白质水平的翻译后修饰组学成为现实,借助这些组学研究手段能够实现不同生理病理状态下生物样本在翻译后修饰水平上的定量比较,深入地揭示翻译后修饰水平的波动与生物生命活动的密切联系。

除了以上对单个蛋白质的乙酰化为位点进行分析,我们还可以通过结合iTRAQ,SILAC定量蛋白组学标记,实现对乙酰化修饰组学进行定量分析,研究比对两个生物样品中的各个蛋白的乙酰化水平,为发现新的乙酰化靶点和蛋白生物靶标提供有力支持。

蛋白质乙酰化修饰组学定量分析

蛋白质翻译后修饰的作用主要是改变蛋白质的活性、定位或功能。通过蛋白质翻译后修饰也进一步增加了细胞通路机制和生命活动的多样性和复杂性。常见的蛋白质翻译后修饰包括磷酸化,乙酰化,糖基化,泛素化等。在这期我们就先来说说乙酰化。基于iTRAQ技术的乙酰化修饰组定量研究

蛋白质乙酰化修饰组学定量分析流程

1. SILAC细胞标记,组织/细胞破碎,提取、提纯目的蛋白质(基于SILAC的乙酰化修饰组学定量)
2. 使用胰蛋白酶将目的蛋白酶解成多肽片段
3. 对多肽片段进行iTRAQ标记(基于iTRAQ的乙酰化修饰组学定量)
4. 使用高效特异性乙酰化抗体对乙酰化修饰肽段进行免疫富集
5. 使用LC-MS/MS对富集的乙酰化肽段进行序列分析
6. 数据分析,比对不同样本中蛋白乙酰化修饰水平差异,并对产生变化的生物学意义进行解释。


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