蛋白质的脂质修饰

本文来自Biochemistry of Lipids, Lipoproteins and Membranes (Neale Ridgway, Roger McLeod)，下载链接：https://pan.xunlei.com/s/VO9Exdc-EouWEsisL7xis-VuA1?pwd=6rvg#

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修饰名称	酶	例子	可逆与否
N-豆蔻酰化	NMT1,2	c-Src,MARCKS,ARF1,Src家族激酶,Gα,AKAPs,Recoverin, eNOS,GCAP1	否
ε-豆蔻酰化	NMT1,2	ARF6	可
去（E）豆蔻酰化	Sirtuin-2	ARF6
S-棕榈酰化	DHHC家族	H-Ras, N-Ras, GPCRs, PSD95, SNAP25,eNOS, iNOS, GAP43, Src family kinases,Ga(Gaq,11,12,13,14,15, 16),AKAPs,Transferrin eceptor, GABAAreceptor g2 subunit, AMPA receptor subunits	可
去S棕榈酰化		Ga subunits, H-Ras, N-Ras, PSD95
N棕榈酰化	Hhat	Hedgehog family proteins (Shh, Ihh, Dhh)	不可
O-棕榈酰化	Porcupine	Wnt家族
去O-棕榈酰化	Notum	Wnt家族
辛酸化	GOAT	Ghrelin
甾醇化	Hedgehog	Hedgehog家族（Shh,Ihh,Dhh）
法尼基化	FTase	Ras, lamin A/B, CENP-E,CENP-F, transducin g subunit
牻牛儿基化	GGTase I	Rho,Rac,Ral,Rap,Gγ
	GGTase II/REP	Rab
	GGTase III	Ykt6, FBXL2
GPI锚定	多种	碱性磷酸酶,5’核苷酸酶,CD55.Thy1,NCAM,乙酰胆碱酯酶
去GPI化	GDE2,GDE3	尿激酶受体,Glycipan-6
PE结合	Atg4,7,3	LC3
PE去除	Atg4	LC3

N豆蔻酰化

N端Gly的氨基与豆蔻酸的羧基，酰胺键。

基序Met-Gly-X-X-X-Ser/Thr（Met被去除，methionine aminopeptidase）。

一般是共翻译修饰，但在凋亡期间，Caspase切割出的新GlyN末端也可翻译后修饰，如Bid, actin, gelsolinand和Huntingtin protein (Htt)。

ε-豆蔻酰化：赖氨酸的e氨基与豆蔻酸的羧基。这是可逆的。

单个豆蔻酸的结合力不够强，为了稳定结合在膜上，需要另一个棕榈酸/一簇碱性蛋白质与磷脂头部结合增强结合力。

可以通过隐藏或伸出豆蔻酸来在锚定和游离之间切换。

与S-棕榈酰化不同，N豆蔻酰化是不可逆的。

S棕榈酰化

半胱氨酸侧链和羧基，硫酯键；

没有特定的基序。

翻译后修饰。S棕榈酰化位点也可以连接其他中长链脂肪酸。

由DHHC家族催化。DHHC是Asp-His-His-Cys基序的意思，对催化至关重要。DHHC中的C先接受棕榈酸，再转移至底物蛋白上。一些家族成员可以修饰其他脂肪酸，如豆蔻酸和硬脂酸。

通过棕榈化和去棕榈化，蛋白质可以在锚定和游离之间切换。

棕榈酰化蛋白质有两类，一类是跨膜的，以此进行调节。一类是有其他脂肪酸修饰的，可以增强那不稳定的修饰。

棕榈酰化在将许多蛋白质引导至脂筏中起着关键作用。

N棕榈酰化

N端Cys的氨基与棕榈酸的羧基，酰胺键。如Hedgehog家族成员。以Shh为例，其进入内质网，切去信号肽，C端介导自切，C端部分在ER中被降解，N端Cys修饰棕榈酸，C端甘氨酸修饰胆固醇。双脂质修饰的Shh是有活性的Shh。修饰酶是Hhat，识别CGPGRG基序。

Wnt的O-棕榈酰化

内部的丝氨酸羟基与棕榈油酸(C16:1D9)的羧基，酯键。

修饰过程中，先脱氢再转移。识别基序CXCHGXSXXCXXKXC。可逆。

胃促生长素ghrelin的辛酸化

接近N端的丝氨酸羟基与辛酸的羧基，酯键。

ghrelin是已知的唯一辛酰化蛋白，也是人类蛋白质组中 GOAT 的唯一底物 [55]。GOAT 识别ghrelin的前五个氨基酸：GSSFL，丝氨酸3是修饰位点。

Hedgehog的胆固醇修饰

迄今为止，刺猬蛋白是已知的唯一含有共价连接胆固醇的蛋白质。反应由C端自行催化。切点N端为Gly，C端为Cys，首先巯基进攻肽键，Gly和Cys连接方式从酰胺键变为硫酯键。胆固醇的C3羟基进攻硫酯键，最后变成甘氨酸的羧基和胆固醇的羟基相连，酯键。整个反应类似于内含肽的切除。

异戊二烯化

C端Cys巯基与各种异戊二烯的甲基，硫醚键。识别基序CAAX（A代表脂肪族氨基酸），首先异戊二烯与C相连，然后AAX被切除，然后Cys的羧基被羧甲基化，封闭起来。不可逆。

X是Met，Ala，Ser，Gln时，法尼基会结合。与豆蔻酸类似，法尼基结合力不足，需要棕榈酸\碱性残基辅助。

X是Ile或Leu时，牻牛儿基会结合。牻牛儿基的结合力足够强。

GPI锚定

C端羧基与磷酸乙醇胺的氨基，酰胺键。共有核心为H2N-(CH2)2-O-PO3-甘露糖-甘露糖-葡萄糖胺-PI。反应开始于内质网胞质侧，GlcNAc转移到PI上，去除Ac，翻转进入内质网腔内，添加其余成分。受体蛋白具有GPI信号序列，包括8-12个极性残基，一个Ω残基（通常为 Gly、Ala、Cys、Ser、Asp 或 Asn），还有10-20个被切掉的疏水残基。

锚中饱和脂肪酸的存在促进了 GPI 锚定蛋白与脂筏的结合。

GPI 锚还将修饰的蛋白质引导至极性细胞的顶端面。

自噬和PE的泛素样连接

首先，Atg8 中的 C 端精氨酸被半胱氨酸蛋白酶 Atg4 裂解。接下来，新暴露的 C 端甘氨酸羧基通过硫酯键与 Atg7 内的半胱氨酸连接。第三，Atg8 从 Atg7 转移到 Atg3，Atg3 是一种 E2 样酶，通过硫酯键与 Atg8 结合。最后，Atg3 被释放，Atg8 通过酰胺键与 PE 的氨基偶联。PE 与 Atg8 的结合促进了 Atg8 与自噬体膜的紧密结合，对于这种双膜结构的伸长和密封至关重要。当自噬体成熟时，PE 偶联的 Atg8 被 Atg4 裂解以释放游离的 Atg8。LC3 家族是 Atg8 的哺乳动物同源物，也通过类似于酵母中描述的过程与 PE 脂质化。

细菌的脂质修饰

在细菌中，一种不寻常但常见的脂质修饰发生在 2000 多种蛋白质的末端，导致形成含有三种脂肪酸的脂蛋白（图 13.5C）[74]。注定要成为脂蛋白的细菌蛋白包含一个具有保守序列的 N 末端信号肽，称为脂盒基序，位于信号肽酶切割位点的上游，紧随切割位点之后的半胱氨酸 （Cysþ1）。产生这些脂蛋白的生物合成途径包括三个步骤。首先，前原脂蛋白二酰基甘油转移酶 （Lgt） 通过硫醚键催化甘油二酰基从磷脂酰甘油连接到 Cysþ1 的硫醇。接下来，信号肽酶 （Lsp） 去除信号肽，将修饰的 Cysþ1 暴露为新的 N 端。第三，甘油二酰基半胱氨酸的 a 氨基被 Lnt（载脂蛋白脂质修饰蛋白第 13 447 章 N-酰基转移酶）与脂肪酸（通常为 16 或 18 个碳）酰化，形成成熟的三酰化脂蛋白。革兰氏阴性菌执行所有三个步骤以形成三酰化脂蛋白，而大多数革兰氏阳性菌缺乏 Lnt，而是形成具有乙酰化 N 末端的二酰化脂蛋白。Lgt 和 Lsp 对于某些但不是所有细菌的生存至关重要，脂蛋白已被证明在细菌代谢和宿主病原体相互作用中起关键作用。

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