on style="white-space: normal; text-indent: 2em;">今天分享一篇发表在Nucleic {attr}3221{/attr}s Research上的文章，通讯作者是来自佐治亚大学药学院的Y. George Zheng教授，主要关注表观遗传学。
蛋白的翻译后修饰对多种细胞功能产生影响，其中赖氨酸侧链氨基上的各种脂肪酰化修饰包括乙酰化、丁酰化可以被对应的修饰及去修饰酶可逆的调节。而在组蛋白上，赖氨酸酰化修饰也会受到kat和hdac调节而被写入或擦除，从而调节了广泛的细胞生理病理过程。高分辨质谱的发展促进了赖氨酸酰化修饰的发现，其中就包括正丁酰化修饰（Knbu），该修饰的由KAT中的p300/CBP通过正丁酰辅酶A的酰基转移实现。而从化学方面看，来自缬氨酸分解代谢及支链脂肪酸代谢中的异丁酰辅酶A（IbuCoA）也有可能起到酰基供体的作用。此外，异丁酰辅酶A脱氢酶的遗传缺陷引起的水平失调会和多种疾病的发生相关。因此，作者在本文中关注了异丁酰辅酶A通过PTM对蛋白功能的调节作用，并发现赖氨酸异丁酰化修饰（Kibu）是一种新的组蛋白修饰。
由于Knbu和Kibu修饰的质谱表现相同，所以他们着重通过色谱表现来区分两者。通过对比两者两种CoA形式的标准品的保留时间和293T细胞中提取出的两种CoA水平，他们确定在细胞中两种辅酶A以混合形式存在，并认为异丁酰CoA也有可能充当酰基供体。已知IbuCoA的来源途径为异丁酸酯及缬氨酸，作者于是测试了外加d7-异丁酸钠或者缬氨酸时两种CoA的变化情况，发现只有IbuCoA的水平得到增加。此外，d7-异丁酸钠也提供了一种在动态变化中专门研究Kibu修饰的方法。
他们在组蛋白肽H3/H4（1-20）上筛选了有可能实现Kibu修饰的KATs，并发现HAT1能够以乙酰化活性31%的水平实现Kibu修饰，而该酶对正丁酰化的修饰活性约为13%；此外，p300也能够实现两种酰化修饰，Kibu修饰活性稍低于正丁酰化修饰活性。他们成功利用MALDI-MS检测到了体外实验中肽段上的Kibu修饰，并发现一些市售的抗丁酰赖氨酸的抗体对两种不同的丁酰化修饰均能识别。
接下来，他们进行内源Kibu修饰的研究。通过外加d7-异丁酸钠处理293T，发现组蛋白的H3/H4均显示出了Kibu修饰的增加，并进一步确定了H3K14和H3K23为修饰位点。与此同时，非组蛋白上没有Kibu修饰变化。另外通过转染在体外有Kibu修饰活性的p300和HAT1，他们证明了p300在活细胞内也能催化修饰生成，但是HAT1不能。进一步为了阐明修饰酶和异丁酰辅酶A的相互作用，他们进行了p300/HAT1-异丁酰辅酶A- H4K12 A突变体修饰三元复合物的结构解析，并发现HAT1虽能容纳异丁酰辅酶A，但是没有发生活性结构变化，相比之下p300更大的结合口袋能够容纳异丁酰辅酶A并最终实现活性催化功能。总之，这些结果证明了Kibu是一种新型的组蛋白修饰。
最后，作者也对异丁酸处理下的293T细胞进行了RNA-seq分析，发现了相关通路的变化，并为组蛋白修饰、短链脂肪酸作用等相关研究提供了思路。
本文作者：MYZ
责任编辑：LYP
原文链接：https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkaa1176/6031446
原文引用：DOI：10.1093/nar/gkaa1176
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