蛋白质乙酰化修饰研究进展

吕斌娜 梁文星

（青岛农业大学农学与植物保护学院，青岛 266109）

蛋白质乙酰化修饰研究进展

吕斌娜 梁文星

（青岛农业大学农学与植物保护学院，青岛 266109）

蛋白质乙酰化是一种普遍存在的、可逆而且高度调控的蛋白质翻译后修饰方式，主要发生在蛋白质赖氨酸残基的ε-NH2位。乙酰化的研究历史已达50多年，目前已成为国际上蛋白质领域的研究热点。乙酰化修饰由乙酰基转移酶和去乙酰化酶共同调节，且参与了几乎所有的生物学过程，如转录、应激反应、新陈代谢以及蛋白合成与降解等。近年来，乙酰化修饰的检测技术发展迅速，从已广泛应用的质谱法到新技术如蛋白质芯片的加入，都为深入研究乙酰化提供了强有力的工具。蛋白质乙酰化应用广泛，主要在代谢疾病中发挥着重要的调控作用，而且去乙酰化酶抑制剂已经成为治疗心脏病、糖尿病和癌症等多种疾病的有潜力的试剂。围绕乙酰化的研究历程、功能、检测技术和应用进行了探讨和归纳，并在此基础上进行了展望和讨论。

蛋白质乙酰化修饰；代谢；去乙酰化酶抑制剂；乙酰基转移酶

1 蛋白质乙酰化及相关概念

蛋白质翻译后修饰（Post-translational modification，PTM）是指蛋白质翻译后的化学修饰，几乎参与了细胞所有的正常生命活动过程，并发挥着十分重要的调控作用。PTM作为蛋白质功能调节的一种重要方式，对蛋白质的结构和功能至关重要［1］。研究表明，人体内50%-90%的蛋白质发生了翻译后修饰，主要通过肽链骨架的剪接、在特定氨基酸侧链上添加新的基团或者对已有基团进行化学修饰等方式进行。这些种类繁多的修饰方式显著增加了蛋白质的多样性和复杂性，使可编码的蛋白质种类大大超过了20种天然氨基酸的组合限制［2］。目前已经确定的翻译后修饰方式超过400种，常见的修饰方式包括甲基化、磷酸化、泛素化、乙酰化、糖基化、SUMO化、亚硝基化和氧化等［3］。因此，PTM已经成为国际上蛋白质研究的一个极其重要的领域。

蛋白质乙酰化是一种重要的蛋白质翻译后修饰，是乙酰基供体（如乙酰辅酶A）通过酶学或非酶学的方式将乙酰基团共价结合到赖氨酸残基上的过程。除此之外，蛋白质也可以进行丙酰化、丁酰化和琥珀酰化，虽然这些过程大部分是由特定的转移酶催化，但仍有一部分在非酶促条件下也可以发生［4］。其中蛋白质的乙酰化是近年来研究的热点。

目前，已知有两类乙酰化形式——Nα乙酰化和Nε乙酰化。Nα乙酰化是指蛋白质的N末端被乙酰化修饰，一般认为不可逆，在真核生物中非常普遍，存在于将近85%的真核蛋白中，在原核生物中却非常少见。例如，大肠杆菌的核糖体蛋白S5、S18和L12，以及分支杆菌的核糖体蛋白L12都存在Nα乙酰化［5］。与Nα乙酰化相反，Nε乙酰化是动态的、可逆的。其中，研究最多的是赖氨酸残基的乙酰化修饰，在真核生物中已经发现了1 500多种赖氨酸乙酰化的蛋白质，有不同的功能。在原核生物中也发现了很多。Nε乙酰化会随着细胞的生理状态和外界环境变化而改变，从而起到细胞内外信号传递、酶原激活的作用，因此可以作为蛋白质构象和活性改变的调控开关，一旦发生异常会导致疾病的发生。

赖氨酸的乙酰化修饰由乙酰基转移酶（histone/ Lysine（K）acetyltransferase，HATs/KATs）和去乙酰 化 酶（histone/Lysine（K）deacetylase，HDACs/ KDACs）来共同调节。原核生物中的乙酰化酶和去乙酰化酶情况比较简单，如沙门氏菌目前只发现一种蛋白质乙酰化酶Pat和一种依赖于NAD+的去乙酰化酶CobB。真核生物中则比较复杂，不同的细胞区域中有不同的乙酰化酶和去乙酰化酶在起作用。目前发现乙酰化酶KATs主要分为5组：（1）GNAT超家族，包括GCN5、PCAF、ElP3、Hat1、ARD1、Eco1和MCM3AP 等；（2）MYST家族，主要包括MOZ、Ybf2/Sas3、Sas2和Tip60，与进化有关；（3）P160家族，是一组核受体辅转录激活因子，有ACTR、SRCI等；（4）CBP/p300家族，有超过75个非组蛋白底物，与细胞分化与凋亡关系密切；（5）TAF II230/250家族，在人类中是TAF II 250，是转录因子复合体TAF II D的组成部分［6］。其中GNAT是最具有特征、作用最强的乙酰基转移酶家族。

去乙酰化酶HDACs分为两个大家族：经典的大家族包括11 个成员，它们在二级结构上都与酵母的Hda1/Rpd3 蛋白相似，并且都依赖Zn2+来促进去乙酰化；第2个大家族包括了所有依赖于NAD+的酵母Sir2 同源蛋白，其中包括SIRT I-VII 7 个SIRT 家族成员［7］。不同的HDAC蛋白质定位于不同的细胞区间，参与不同的基因表达调控和功能蛋白质的乙酰化修饰。乙酰基转移酶与去乙酰化酶共同调节细胞内蛋白质赖氨酸的乙酰化修饰，在中间代谢调控及代谢相关疾病的发生中具有重要作用［8］。

2 乙酰化的研究历程

早在50年前，Allfrey等［9］首次提出真核生物组蛋白乙酰化作为一种蛋白质翻译后修饰与基因的转录调控密切相关这一假说。组蛋白因富含精氨酸和赖氨酸等碱性氨基酸而带正电荷，与带负电荷的DNA 紧密结合成组蛋白-DNA 复合物。乙酰化修饰中和赖氨酸残基的正电荷，使其与DNA 的结合不再紧密而利于基因的转录。此后，人类对蛋白质乙酰化的研究越来越广泛，研究主要集中在组蛋白和一些与转录相关的蛋白质上。随着研究的深入，近些年在原核生物中也发现了蛋白质乙酰化修饰。在大肠杆菌（Escherichia coli）和肠道沙门氏菌（Salmonella enterica）中，分别确定了144 和191 种乙酰化的蛋白质参与细胞代谢调节等过程［10，11］。另外，研究方向也由组蛋白扩展到了非组蛋白。第一个发现的乙酰化修饰的非组蛋白是P53，乙酰化影响其与目的DNA 的结合；大量非组蛋白如转录因子、核相关蛋白、激素受体、细胞代谢相关蛋白、癌症相关蛋白等也存在乙酰化修饰。正如Kouzarides［12］所预测的一样，乙酰化修饰可能与蛋白质的磷酸化修饰一样，在生物体内是重要而且广泛存在的。

3 蛋白质乙酰化的主要功能

乙酰化修饰是一个在细胞核或细胞质的亚细胞器内广泛存在的翻译后修饰调控机制，参与了转录、趋化作用、新陈代谢、细胞信号转导、应激反应、蛋白质水解、细胞凋亡，以及神经元的发育等多个过程。

3.1 调控转录

生物通过调控DNA结合蛋白、转录因子或者与转录相关的其他蛋白的乙酰化状态来控制基因的表达。自从发现第1 个非组蛋白p53 的赖氨酸乙酰化修饰以来，越来越多的赖氨酸乙酰化修饰被发现，其中转录因子占了相当的比重。Choudhary等［13］鉴定出29 个转录因子上的40 个乙酰化位点，这些赖氨酸乙酰化修饰的转录因子调控着细胞中不同的生物学过程。

目前，对于p53的乙酰化修饰已经研究得较为清楚，在p300/CBP 的催化下，p53 的C 端DNA 结合调控区域上发生多个赖氨酸位点的乙酰化修饰，从而激活p53 上特异DNA 结合区域的活化。进一步研究表明，p300/CBP 介导的乙酰基转移酶作用在p53 基因调控表达中是必不可少的。p53 的转录活性同时还受HDAC1、SIRT1 等去乙酰化酶的调控；SIRT1 对p53 的去乙酰化会降低p53 对细胞周期抑制因子p21 的转录激活，从而使细胞在DNA 修复成功后再次进入细胞周期［14］。

p300/CBP 是多种转录因子（p53、HIF-1α、c-Myc、IRF-3、CREB 等）的辅助激活因子，存在与这些转录因子相结合的结构域。此外，p300 和CBP 作为高度保守的转录辅助因子，通过乙酰基转移酶的活性将染色质重塑和转录过程相联系，从而整合细胞核中不同的信号转导途径［15］。总之，可逆的赖氨酸乙酰化修饰广泛存在于转录因子中，乙酰基转移酶和去乙酰化酶通过调节转录因子或辅助因子的乙酰化修饰，调控细胞的转录过程，进而调控细胞的生命活动。

3.2 参与蛋白质降解

蛋白质组学研究证明，在许多情况下，蛋白质乙酰化影响蛋白质的活性、稳定性和蛋白质与蛋白质之间或者蛋白质与DNA之间的相互作用，从而影响细胞的生理状况。Liang等［16］首次发现蛋白质乙酰化能够影响原核生物蛋白质的稳定性。核糖核酸酶RNase R是存在于细菌中的非常特殊的酶，对细菌的生存至关重要。Liang［17］首次发现RNase R的表达受多种逆境诱导的分子机制是由蛋白质乙酰化引起的。乙酰化修饰能促进tmRNA和SmpB复合物的结合，改变RNase R的结构，从而导致其被蛋白酶降解。在逆境条件下，RNase R不被修饰，不能被蛋白酶降解，所以保持稳定。另外，Liang等［18］从细菌中分离鉴定到了一个新的蛋白质乙酰化酶Pka，且发现该酶的表达也受外界环境的调控，表明蛋白质乙酰化修饰在生物的抗逆境反应中具有重要作用。这一发现首次在蛋白质乙酰化与抗逆境反应之间建立了联系，对控制病原细菌的发生具有重要意义。

3.3 调控趋化反应

CheY是细菌趋药性反应的调控器，能使趋药信号从受体复合物转移到鞭毛马达复合物的开关元件上。并且，CheY能够利用与其同源的受体结合的组氨酸激酶CheA，在天冬氨酰残基上自行磷酸化，能降低它们之间的亲和力，同时提高了CheY 与开关分子FliM 和磷酸酶CheZ的亲和力。CheY 与开关分子结合后，能够促进鞭毛的顺时针旋转，而CheY的去磷酸化由CheZ 完成。CheY 的乙酰化也能促进鞭毛的顺时针旋转［19］。

CheY有6个乙酰化位点，集中在CheY 与CheA、CheZ 及FliM 相互作用的区域［20］。CheY 乙酰化的机制主要有两种：第一，以AcCoA 为乙酰基供体，自行催化完成乙酰化修饰；第二，以乙酸盐为乙酰基供体，由ACS 催化［6］。两种去乙酰化机制也被报道：一种是依赖于ACS，它能调控CheY的可逆的乙酰化；另一种依赖于去乙酰化酶CobB。其中，后者占主导地位［21］。因而，CheY 对趋药作用有快调和慢调两种模式，前者是对外界环境所做出的反应，由磷酸化介导；后者是细胞新陈代谢状态的显示，由乙酰化介导［22］。CheY的磷酸化抑制它的乙酰化，CheZ催化其去磷酸化后增强它的乙酰化［23］。

3.4 调控代谢

随着乙酰化检测技术的发展，人们开始在蛋白质组学水平上对赖氨酸乙酰化蛋白进行鉴定，并在细胞内发现了大量受乙酰化调控的中间代谢酶和代谢相关蛋白，这也为人们进一步研究乙酰化在代谢调控中的作用提供了依据。

Kim 等从小鼠肝细胞线粒体中鉴定赖氨酸乙酰化蛋白时发现，线粒体中有20%以上的蛋白能发生赖氨酸乙酰化修饰，其中包括很多生长因子和代谢酶类［24］。Zhao 等［25］用人肝脏组织作为研究对象，确定了1 047 种人类蛋白质的1 300 个赖氨酸乙酰化修饰位点，发现几乎所有的中间代谢酶都发生了赖氨酸乙酰化修饰。在原核生物沙门氏菌中，研究发现了191 种蛋白质的235个赖氨酸乙酰化位点，大约一半的乙酰化蛋白质参与了代谢途径，几乎覆盖了所有与生命代谢有关的酶［26］。这些研究成果不断扩展了对乙酰化修饰的认识，也为乙酰化修饰参与调节细胞代谢提供了重要证据。

在对沙门菌属的研究中发现，用不同碳源培养细胞，核心代谢酶的乙酰化状态会发生改变以提高能源的利用效率。当培养基中以葡萄糖为营养来源时，糖酵解和柠檬酸循环占有绝对优势；当营养物为柠檬酸时，乙醛酸途径被激活，同时碳的代谢也由糖酵解转而倾向于糖异生方向［26］。这种根据营养物来源的变化而迅速改变代谢通路的能力大大增强了原核生物对环境的适应性。

相比原核生物，真核生物由于要求更加稳定的内环境，其代谢的调控也更加精细。在肝细胞生长过程中改变一些营养物质（葡萄糖、氨基酸和脂肪酸）的浓度将影响相应中间代谢酶的赖氨酸乙酰化水平，从而改变这些酶在细胞中间代谢中的活性和稳定性［27］。

进一步比较了沙门氏菌和人肝脏组织中的代谢酶赖氨酸乙酰化修饰情况后发现，赖氨酸乙酰化修饰调控新陈代谢是一个在进化上高度保守的调控机制，在新陈代谢的代谢方向改变以及不同代谢途径转换过程中起到关键作用。代谢酶乙酰化修饰的研究使人们更清晰地看到乙酰化修饰可能是与磷酸化、糖基化、甲基化等翻译后修饰机制一样，受到精细的调控，并且发挥着关键的作用［8］。

3.5 参与应激反应

赖氨酸的乙酰化能够促使大肠杆菌抵御不同环境的刺激，乙酰基转移酶YfiQ的提高，不仅会导致细胞浓度的增加，而且能够提高大肠杆菌抗热和抗氧化的应激能力［28］。然而，通过对去乙酰化酶CobB过量表达来减少乙酰化，会得到完全不同的结果。转录组学和实时荧光定量PCR技术（qRT-PCR）表明，CobB在氧化应激条件下能够抑制katG的表达。另外，参与抗氧化活动且由两种成分组成的调节蛋白，如CpxA、UvrY、PhoP和 BasR可能是乙酰化的靶标位点。这表明，乙酰化在应激反应中发挥着一定的作用［29］。

3.6 调控功能性乙酰化蛋白——ACS的活性

乙酰辅酶A 是能量代谢的重要中间代谢产物，在植物和细菌中，它可以由乙酸盐和辅酶A 经乙酰辅酶A 合成酶（acetyl-CoA synthase，ACS）催化得到，从而参与脂质合成和产生能量等过程。

在沙门氏菌中，ACS 的活性受高度保守的赖氨酸K609调控，Pat 乙酰化ACS 使其失去催化活性，CobB 使乙酰化的ACS 去乙酰化而有催化活性［30，31］。这种调控方式在细菌中可能是一种普遍的现象，例如，在E. coli K-12中，与Pat和CobB同源的YfiQ和NpdA，其相应的ACS也受K609调控。在Bacillus subtilis中，Acs同样由乙酰化或去乙酰化调控，但是这个过程由于有两种去乙酰化酶——SrtN（依赖于NAD+）和AcuC（不依赖于NAD+）的参与而更加复杂。另外，Rhodopseudomonas palustris以及Mycobacterium tuberculosis中的ACS 的活性均可以受乙酰化进行可逆性的调控［32］，只是M. tuberculosis 中ACS 是由乙酸盐而非乙酰辅酶A 提供乙酰基，并进行自身乙酰化修饰调控的［33］。

4 乙酰化研究技术的发展

蛋白质乙酰化修饰的检测不同于磷酸化，磷酸化相对来说易于检测，可通过原位磷酸化标记、灵敏的磷酸化特异性抗体等稳定有效的手段进行研究。而对于蛋白质乙酰化研究的手段和方法十分有限，这些技术上的困难限制了蛋白质乙酰化作用的研究和发展。

Kim等［34］于2006年，首次在蛋白质组学水平上研究出一种检测赖氨酸乙酰化的方法，即用赖氨酸乙酰化特异性抗体富集乙酰化肽段，再利用液相色谱质谱联用（HPLC/MS）的方法进行检测，结果在200多个蛋白质中检测出大约400 个赖氨酸乙酰化位点。Choudhary 等［13］采用细胞培养条件下稳定同位素标记氨基酸（stable isotope labeling with amino acids in cell culture，SILAC）技术和高分辨率、高灵敏度的电场轨道阱回旋共振组合（LTQ Orbitrap）质谱仪完成了乙酰化组学的全面鉴定。另外，该研究小组对大约1 700 个乙酰化蛋白进行检测，结果发现超过3 500 个乙酰化位点，而磷酸化组学在大约2 200 个蛋白中检测出6 600 个磷酸化位点［35］。因此，乙酰化修饰几乎和磷酸化修饰这一最重要的蛋白质修饰方式一样，能够广泛存在，并且发挥着重要的修饰作用。

SILAC技术对于乙酰化的全面鉴定及定量分析是十分有利的，其在不同实验条件下，通过用不同分子量的同位素标记细胞的蛋白质，并对混合的蛋白质组中特异性乙酰化肽段进行定量分析，能够将错误率控制在0.1%-0.3%的低水平［36，37］。但是，SILAC技术是基于对成对样本用稳定同位素进行蛋白标记的，这一过程很难在活体动物中进行。非标记定量（label-free quantification，LFQ）质谱法很好地解决了活体检测这个问题。Schwer 等［38］采用LFQ 质谱法，对能量限制（calorie restriction）过程中肝细胞线粒体的赖氨酸乙酰化水平变化进行了检测，使能量限制与线粒体蛋白质上的乙酰化变化联系到一起，从而表明LFQ 质谱法对组织中的乙酰化水平的检测是可行的。研究表明，以SILAC 和LFQ为基础的质谱分析方法已成为赖氨酸乙酰化研究的关键技术。运用这些技术，可以在生理、病理和药理条件下对乙酰化蛋白质水平的高低进行定量检测和定性分析，从而为揭示乙酰化修饰在生理及病理条件下的作用提供丰富的信息。

随着人们对乙酰化研究的深入，一些新技术和新方法也在乙酰化的研究中得到了广泛的应用，同时发挥着重要的作用。例如，Mertins等［39］采用SEDPM（serial enrichments of different post-translational modification）技术对同一个生物样品蛋白的翻译后修饰进行了整合分析，这为整体性研究细胞代谢及信号转导途径奠定了基础。Lu 等［40］利用生物信息学技术对PhosphositePlus、Uniprot和 Choudhary 检测的3 000 多个乙酰化位点这3个数据库进行了分析，并结合gene ontology（GO）、KEGG、二级结构预测等途径整体分析了乙酰化蛋白的功能。另外，蛋白质芯片作为蛋白质组学强有力的工具，也被用于乙酰化的研究。Thao 等［41］利用蛋白质芯片发现了大肠杆菌中Pat 蛋白的乙酰化底物；Zhang 等［42］利用蛋白质芯片发现了大肠杆菌中CobB 的去乙酰化底物。这些结果表明，利用蛋白质芯片对于寻找乙酰化底物以及新的去乙酰化酶非常有利，这也为将来全局性寻找乙酰化蛋白相互作用蛋白，最终构成一个乙酰化调控网络提供强有力的工具。

5 蛋白质乙酰化的应用及前景

5.1 蛋白乙酰化与代谢疾病

正常情况下，细胞内蛋白质的乙酰化与去乙酰化由乙酰基转移酶和去乙酰化酶协同调控，二者处于动态平衡，精确地调控基因的转录和表达，从而维持细胞的正常生理和生化过程。然而，这种平衡一旦被打破，就会导致基因表达调控的紊乱，从而引起相关疾病的发生。目前，研究已发现多种疾病的发生与蛋白质乙酰化和去乙酰化平衡失调有关，其中，研究最多的是与代谢相关的疾病。

研究发现，细胞质和线粒体中存在大量的乙酰化蛋白质，绝大多数与中间代谢有关。在催化中间代谢的蛋白酶中，赖氨酸乙酰化可以通过至少两种机制调节代谢酶：乙酰化介导的调节代谢酶的活性；影响蛋白酶的稳定性［43］。另外，代谢酶乙酰化位点的丧失会导致代谢酶活性与稳定性不受乙酰化修饰的调控，从而引起体内代谢紊乱，造成一些代谢中间产物的积累或者合成不足继而引发代谢相关疾病。其中，糖尿病、肥胖症等疾病均可能与代谢酶的乙酰化位点突变有关［44，45］。蛋白质乙酰化还参与阿尔茨海默氏症、亨廷顿综合征的调节，并且与心血管疾病和多种癌症的发生有关［46，47］。因此，蛋白质乙酰化在代谢疾病中发挥着重要的调控作用，并可能为治疗与代谢相关的疾病提供理论指导和新的思路［48，49］。

5.2 HDACIs的应用

大量的研究表明，去乙酰化酶抑制剂（HDACIs）具有广泛的治疗疾病的功能，已经成为治疗心脏病、糖尿病和癌症等多种疾病的有潜力的试剂，并且部分已经在临床等中得到了很好的应用。目前，HDACIs可分为四类：（1）短链脂肪酸，有丁酸钠、丙戊酸等；（2）氧肟酸类，如曲古抑菌素（TSA）和辛二酰苯胺异羟肟酸（SAHA），其中，TSA是最早发现的天然组蛋白去乙酰化酶抑制剂，它通过改变染色质折叠构象调节基因表达，且能改变蛋白质乙酰化水平而调节蛋白质的功能。而SAHA已被美国FDA批准用于治疗皮肤T 细胞淋巴瘤。（3）环形四肽类，有TrapoxinA、Apicidin和FR901128等；（4）苯甲酰胺类，如4-乙酰氨基-N-（2'-氨基苯基）-苯甲酰胺（CI994）和MS-275，两者均有抗肿瘤作用［50，51］。

5.2.1 HDACIs在抗肿瘤中的应用 近年来，HDACIs作为一种新型抗肿瘤药物，能够抑制肿瘤细胞的增殖，诱导肿瘤细胞生长停滞、分化和凋亡，是很有前景的肿瘤治疗药物。已有大量研究报道，大部分组蛋白在肿瘤细胞中呈低乙酰化状态，组蛋白乙酰化修饰能够调控基因的表达，并且其在肿瘤发生、发展中扮演重要角色。这对加深认识肿瘤的发生机制有重要意义，也为肿瘤的治疗提供了新的思路。研究表明，胃癌、乳腺癌等多种肿瘤组织中均有HDAC 表达的异常上调，导致了肿瘤细胞内增殖、分化、凋亡相关基因表达的紊乱［52，53］，且HDACIs在基础及临床实验中均展示了良好的抗肿瘤效应，且无明显毒副作用［54］。Li等［55］研究发现，多种HDACIs已进入抗肿瘤治疗的Ⅰ期或Ⅱ期临床研究，而且HDACIs不仅对肿瘤细胞存在直接的抑制作用，而且还可以克服肿瘤对其他药物的抗药性，这使得HDACIs与其他抗肿瘤药物的联用成为可能。目前，HDACIs 抗癌药物已经进入临床试验阶段。组蛋白去乙酰化酶抑制剂可以导致DNA 损伤，正常细胞可以修复这种损伤，而异常细胞不能，从而杀死癌症细胞［56］。HDAC I和HDAC II类的抑制剂已经被设计并应用到临床作为抗癌的试剂［57］。另外，HDAC III类（Sirtuin）的激活剂作为抗衰老和抗癌试剂，对治疗心血管疾病和代谢疾病具有潜在的价值［58］。

最初对HDACIs的分子机制研究主要局限在转录过程的表观遗传调控（特别是对肿瘤抑制基因的调控）及其作用靶点组蛋白上，但随着越来越多的非组蛋白上赖氨酸乙酰化的发现，HDACIs抑制肿瘤的分子机制也有了新的突破点和进展。已有研究表明，发生赖氨酸乙酰化的非组蛋白也是HDACIs的作用靶点［59］，并且Kim等对两种组蛋白去乙酰化酶抑制剂SAHA 和MS-275 的作用靶点进行比较发现，HDACIs具有非常高的特异性。例如，Hsp90 的α 和β 亚基在SAHA 处理后乙酰化水平明显升高，而MS-275 几乎没有影响；在诱导组蛋白乙酰化上，SAHA比MS-275要更加有效；而p53 上5 个乙酰化位点中的4 个的乙酰化水平更易被MS-275 所提高［13］。这表明HDACIs存在非常高的底物特异性，同时为HDACIs作用机制的研究提供了理论依据。

5.2.2 HDACIs在抗炎症中的应用 蛋白质乙酰化修饰是近年来倍受关注的炎症基因表达调控的新机制，蛋白质去乙酰化酶及抑制剂对炎症及抗炎作用具有双向的影响，主要表现为抑制作用。HDACIs对糖皮质激素类药物的抗炎作用具有抑制效果，其相互之间的作用机制尚不完全清楚。但是，基于HDACIs对免疫细胞、细胞因子等具有调节作用，且不依赖于HDACs 的表达的特点，其可能是治疗糖皮质激素类药物不敏感型患者的理想药物。研究证明，HDACIs 对免疫细胞的增殖分化、免疫细胞表面因子的表达及细胞因子的分泌均有较强的抑制作用，说明其在器官移植抗免疫排斥治疗中亦有较广的应用前景［60］。

5.2.3 HDACIs在其他疾病治疗中的应用 用组蛋白去乙酰化酶抑制剂诱导治疗耐药复发的白血病患者，取得完全的临床缓解。例如，SAHA 可以引起急性髓样白血病细胞的DNA 损伤［61］。这说明HATs /HDACs 功能紊乱是白血病发生或耐药的一个重要机制，调节HATs/HDACs 的平衡，促进蛋白质的正常乙酰化，可能是治疗白血病及其他恶性肿瘤的新途径［62］。因而，设计开发新的、具有较低毒性和选择性的HDACIs具有重大的意义。

6 展望

赖氨酸乙酰化与甲基化、磷酸化、糖基化等翻译后修饰机制一样，都是参与到包括新陈代谢等生命活动的广泛调控机制，但是它们之间的关系如何现在依然未知。利用高分辨率质谱技术相继发现赖氨酸的丙二酰化和琥珀酰化，并且Peng等［63］发现Sirt5 能够催化赖氨酸去琥珀酰化和去丙二酸酰化，首次证明了赖氨酸去乙酰化酶（HDAC）的非去乙酰化的活性。另外，Weinertn 等［64］的研究表明，大肠杆菌中大多数蛋白质乙酰化位点也发生琥珀酰化修饰，从而进一步证明乙酰化和琥珀酰化紧密相关。可以预测大肠杆菌中还存在新的去乙酰化酶，或许其对琥珀酰化及其它修饰方式也有作用。另外，以代谢调控为例，乙酰化与其他调控机制之间是如何相互协调而最终实现机体代谢平衡的，以及乙酰化在代谢调控中更细致的作用机制，都值得人们进一步探究。随着乙酰化调控代谢酶的分子机制的逐渐阐明，可以确定乙酰化是否具有协调真核或原核生物整个代谢网络的功能。

蛋白质乙酰化的检测技术正逐渐取得快速发展，例如，高分辨率质谱技术和蛋白质芯片都得到了广泛的应用，从而推动了乙酰化的研究。然而，检测技术的不断进步带来了大量乙酰化的数据，这需要更先进的计算机工具和分析工具来获取有用的信息［65］。因而，对于蛋白质乙酰化的研究需要多个学科的研究者共同参与。

此外，对于蛋白质乙酰化出现了很多新的研究方向，已有研究表明组蛋白乙酰化对植物生长、发育、开花、逆境胁迫及激素信号应答等起着重要的作用；并且其可能在植物的细胞壁防御病菌侵害、减缓细胞壁的降解等方面也发挥重要的作用［66］，但无论是方法上的成熟性，还是目前所取得成果都远不及在原核以及高等动物中所达到的水平。另外，赖氨酸乙酰化在原核生物中的范围、在病原菌中未发现的功能等问题，都需要进一步探究。HDACIs如上文所述在治疗人类疾病方面得到了广泛的应用，但其是否可用于防治植物病害的发生并不清楚，可以预测HDACIs非常有潜力来控制植物病害的流行。HDACIs作为一种绿色的、对环境友好的小分子化合物，将为控制植物病害的发生提供新的选择。

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The Research Progress of Protein Acetylation

Lü Binna Liang Wenxing
（College of Agronomy and Plant Protection，Qingdao Agricultural University，Qingdao 266109）

Protein acetylation is a ubiquitous, reversible and highly regulated protein post-translational modification. It mainly occurs in-NH2of protein lysine residues. Protein acetylation was firstly reported about 50 years ago, and now has been the international research hotspot in the field of protein. Acetylation is catalyzed by lysine acetyltransferases and lysine deacetylases, It was involved in almost every aspects of biological processes, including transcription, stress response, central metabolism and protein synthesis and degradation, etc. In recent years, the detection technology of acetylation, which includes mass spectrometry（MS）and protein chip and so on, has developed rapidly and provides a powerful tool for advanced study of acetylation. Protein acetylation is widely used and mainly plays an important role in metabolic diseases. In addition, histone deacetylase inhibitor（HDACIs）has become the potential agent to treat a variety of diseases such as heart disease, diabetes, and cancer. This review probes and summarizes the study process, function, detecting techniques and applications of the acetylation, and also discusses the future directions as well as the prospects of protein acetylation research.

protein acetylation；metabolism；HDACIs；lysine acetyltransferase

10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.03.003

2015-01-12

国家自然科学基金项目（31370779）

吕斌娜，女，硕士研究生，研究方向：蛋白质组学，分子植物病理学；E-mial：lvbinna03@163.com

梁文星，男，博士，教授，研究方向：蛋白质组学，分子植物病理学；E-mial：wliang790625@163.com