新型修饰大揭秘 ⑥丨修饰常青树：百花齐放的棕榈酰化

学术 2024-11-01 15:06 浙江

景杰生物 | 报道

蛋白质作为“中心法则”的“终点”，被认为是生命活动的执行者。但许多蛋白质本身并没有活性，往往需要经过翻译后修饰（PTM）等过程才能赋予其“执行者”的能力。值得一提的是，翻译后修饰与代谢存在密切关联，多种代谢产物可作为发生蛋白修饰的“原料”，例如，棕榈酰化、巴豆酰化、β-羟基丁酰化、琥珀酰化、乳酸化等均为代谢产物介导的蛋白修饰，赋能底物蛋白参与表观遗传调控、信号传导等多种生命活动。

在前5期中，我们分别介绍了巴豆酰化修饰（点击连接详细阅读：新型修饰大揭秘 ① | 善于抢头条的修饰：巴豆酰化）、β-羟基丁酰化（点击连接详细阅读：新型修饰大揭秘 ② | 酮体代谢破局点：β-羟基丁酰化）以及琥珀酰化修饰（点击链接详细阅读：新型修饰大揭秘 ③ | 揭开线粒体能量代谢的新篇章：琥珀酰化修饰）。2-羟基异丁酰化修饰（点击链接详细阅读：新型修饰大揭秘 ④ | “异”军突起的代谢新抓手：2-羟基异丁酰化修饰）。丙二酰化修饰（点击链接详细阅读：新型修饰大揭秘 ⑤ | 代谢调控“手术刀”：丙二酰化修饰）。本期我们将为大家详细介绍修饰常青树——百花齐放的棕榈酰化（Palmitoylation或S-palmitoylation或S-acylation）。

修饰”常青树“——棕榈酰化

1951年J Folch团队首次报道了棕榈酰化，作为真核细胞中共价脂质修饰代表之一，它是最常见的脂质翻译后修饰，由棕榈酸酯通过硫酯键与半胱氨酸残基的硫醇结合而产生。其主要有3种类型，分别是：N-棕榈酰化、 O-棕榈酰化、 S-棕榈酰化。其中S-棕榈酰化最为常见，并且由于是以共价结合方式连接，存在可逆性，可以动态调节蛋白质的功能影响生命活动。在正常生理条件下，S-棕榈酰化维持着动态平衡，而疾病条件下（如癌症、免疫异常和神经退行性疾病），S-棕榈酰化动态平衡破坏往往与疾病的发生发展存在密切关联。

近年来，棕榈酰化的研究不仅“破圈”至原核生物，还发现其可影响蛋白膜移位、调节蛋白活性、影响蛋白稳定性和与其他蛋白质的相互作用等多种生物学过程。此外，关于棕榈酰化修饰的调控酶也取得了系列进展：研究发现棕榈酰化修饰酶“Writer”为DHHC家族蛋白；去修饰酶“Eraser“主要是APT家族蛋白。

百花齐放的棕榈酰化

近几年棕榈酰化的修饰文章呈现井喷之势，多项研究证明该修饰的广泛性和重要性，在代谢调控、细胞自噬、植物研究等领域均有重磅成果产出，接下来我们将精选各个领域内的突破性研究，来为大家介绍，期望给您带来更多启发。

一、代谢调控篇

Cell Metab丨棕榈酰化修饰介导二型糖尿病β细胞功能障碍

文章标题：Palmitoylation couples insulin hypersecretion with β cell failure in diabetes

发表期刊：Cell Metabolism（IF=27.7）

研究概述：二型糖尿病 (T2D) 是一种机体血液中葡萄糖水平升高，胰岛β细胞功能丧失为特征的复杂的代谢性疾病，经典的糖尿病病因学理论认为胰岛素抵抗导致的高胰岛素血症是T2D产生的主要诱因。而该研究提出一种新理论，在健康状态下葡萄糖可以抑制胰岛细胞中APT1的酶活性导致底物Scamp1棕榈酰化水平升高，胰岛素分泌融合孔的闭合延迟促进胰岛素的释放进而降低血糖水平。在长期高糖刺激下可能会导致APT1的持续失活，使得胰岛素分泌过多导致胰岛β细胞衰竭，最终进展为T2D。

Gut丨高脂饮食通过调控AKT棕榈酰化促进肝癌发生发展

文章标题：High-fat diet promotes liver tumorigenesis via palmitoylation and activation of AKT

发表期刊：Gut（IF=23）

研究概述：作为调节代谢稳态的重要通路，PI3K-AKT通路是否以及如何导致高脂肪诱导的非酒精性脂肪性肝炎(NASH)和肝细胞癌(HCC)仍不清楚。该研究通过筛选代谢小分子库，发现棕榈酸（PA）可以通过棕榈酰化修饰来激活AKT，从而促进NASH和肝癌的发生及进展。机制上，zDHHC17可调控AKT发生棕榈酰化，以不依赖PIP3的方式锚定在细胞膜上发挥致癌作用，揭示了限制棕榈酸饮食、调控棕榈酸代谢平衡、靶向棕榈酰化转移酶的肝癌防治新策略。

Nat Metab丨棕榈酰化修饰激活ATGL调控肝脂滴稳态

文章标题：S-acylation of ATGL is required for lipid droplet homoeostasis in hepatocytes

发表期刊：Nature Metabolism（IF=18.9）

研究概述：脂滴(LDs)是细胞内的能量储存和脂质代谢调节中心，保护细胞免受脂毒性损害。虽然棕榈酰化作为一种最常见的脂肪酸修饰，但在脂滴代谢中的生理意义仍不清楚。该研究发现棕榈酰化调控酶zDHHC11可影响脂滴形成，过表达zDHHC11可减小LD大小，而消除zDHHC11可增大LD大小。机制上，酰基-生物素交换实验（ABE）结果证明zDHHC11可介导ATGL Cys15发生棕榈酰化。以上结果表明脂滴中棕榈酰化修饰可通过影响ATGL的活性来调节脂质代谢，该发现将为治疗与脂肪分解缺陷相关的疾病提供新思路。

二、细胞自噬篇

Mol Cell丨p62棕榈酰化修饰调控选择性自噬

文章标题：S-acylation of p62 promotes p62 droplet recruitment into autophagosomes in mammalian autophagy

发表期刊：Molecular Cell（IF=14.4）

研究概述：细胞自噬（Autophagy）是真核细胞中一种高度保守、溶酶体依赖的降解途径，对于维持细胞内蛋白稳态具有至关重要的作用。p62是首个被发现的选择性自噬受体蛋白，与自噬体膜上LC3的互作对于p62蛋白介导的选择性自噬是必需的，但是p62小体被自噬小体招募的具体机制尚不清楚。该研究发现p62 蛋白可发生棕榈酰化修饰，可增强 p62 与自噬体膜的结合，从而促进了自噬小体对p62小体的招募，最终通过自噬途径发生降解；相反，去棕榈酰化则抑制了 p62 介导的选择性自噬。

Nat Struct Mol Biol丨Beclin-1棕榈酰化调控在衰老过程中的自噬

文章标题：Reduction of DHHC5-mediated beclin 1 S-palmitoylation underlies autophagy decline in aging

发表期刊：Nature Structural & Molecular Biology（IF=12.5）

研究概述：多种生物体中的自噬水平会随着年龄的增长而下降，并且自噬的减少使个体容易患上与年龄相关的疾病。然而，衰老过程中自噬下降的机制以及正常情况下神经元如何保持高水平的基础自噬活性至今仍不完全清楚。该研究证明DHHC5通过介导自噬核心蛋白Beclin1的棕榈酰化，促进Beclin1与接头蛋白ATG14L和VPS15的疏水相互作用，进而特异地促进自噬核心复合物PI3KC3-C1的形成及其活性，调节自噬发生。此外， DHHC5在人类和非人灵长类动物的衰老大脑中显著减少，并且在小鼠中神经元中特异性敲除DHHC5会导致自噬减少和细胞蛋白质稳态水平下降。以上结果表明DHHC5介导的Beclin1棕榈酰化减少是脑衰老过程中自噬下降，细胞稳态水平降低，以及促进神经退行性疾病的根本原因。

三、植物研究篇

Nat Plants丨拟南芥棕榈酰化修饰图谱

文章标题：An atlas of Arabidopsis protein S-acylation reveals its widespread role in plant cell organization and function

发表期刊：Nature Plants（IF=15.8）

研究概述：棕榈酰化蛋白数据库SwissPalm结果显示，约有8%的哺乳动物蛋白质会发生棕榈酰化，但植物中蛋白功能是否会受到棕榈酰化修饰调控仍不清楚。该研究利用acyl-RAC方法结合质谱分析，鉴定了1849个棕榈酰化修饰的半胱氨酸，它们分别来自1094种蛋白质的1640个肽段，表明至少有6%的拟南芥蛋白质的可被棕榈酰化修饰。进一步，通过免疫印迹证实了纤维素合成过程中相关蛋白（CSI、CMU1、CMU2和CMU3）的棕榈酰化修饰，证实了图谱数据的可靠性。总的来说，该研究为植物蛋白棕榈酰化修饰的功能研究提供了重要基础。

Plant Cell丨MtNAC80棕榈酰化修饰调控苜蓿冷胁迫反应

文章标题：The S-acylation cycle of transcription factor MtNAC80 influences cold stress responses in Medicago truncatula

发表期刊：The Plant Cell（IF=10）

研究概述：低温是严重的环境胁迫之一，植物在与自然环境的长期斗争过程中进化出丰富的应对机制来抵御温度骤降的极端气候（如霜冻、倒春寒等），但许多调控植物耐冷性的分子机制仍不清楚。该研究发现，在正常条件下，MtPAT9可调控转录因子MtNAC80发生棕榈酰化修饰并定位在细胞膜上。而在冷胁迫条件下，MtNAC80会发生去棕榈酰化修饰，转运到细胞核内发挥转录因子功能，促进MtGSTU1基因表达，从而通过清除过量丙二醛和H2O2使植物在冷胁迫下存活。该研究提示在植物中棕榈酰化也存在重要作用，为逆境响应和耐受机制研究提供新思路。

景杰评述

上述合集文献充分体现了棕榈酰化作为“六边形修饰“，在代谢调控、细胞自噬、植物研究等多领域均存在重要作用，但其中仍有许多问题亟待深入研究，例如蛋白膜定位与棕榈酰化/去棕榈酰化的调控平衡，棕榈酰化介导的新信号通路以及棕榈酰化蛋白图谱研究，棕榈酰化蛋白网络与疾病关系有待进一步阐明。

此外，棕榈酰化修饰与蛋白膜定位、信号传导密切相关，提示与其他修饰间的Crosstalk也是未来的研究热点。例如上述Gut文章中提及AKT棕榈酰化以不依赖PIP3的方式激活下游AKT磷酸化信号通路，从而促进肝癌发生发展。因此，棕榈酰化修饰与其他修饰之间的Crosstalk研究具有巨大的潜力和拓展空间。

景杰生物作为新型酰化研究的领跑者，基于目前最新的质谱平台，已重磅推出“10X 棕榈酰化修饰组学”，更高的检测深度助力棕榈酰化修饰在肿瘤、免疫、代谢等应用场景中的研究。如您想了解相关产品和服务的更多信息，请扫描下方二维码填写合作咨询表单、或咨询景杰生物销售工程师、或拨打科服热线400-100-1145。

精彩往期推荐

新型修饰大揭秘 ① | 善于抢头条的修饰：巴豆酰化

2024-09-11

新型修饰大揭秘 ② | 酮体代谢破局点：β-羟基丁酰化

2024-09-19

新型修饰大揭秘 ③ | 揭开线粒体能量代谢的新篇章：琥珀酰化修饰

2024-10-11

新型修饰大揭秘 ④ | “异”军突起的代谢新抓手：2-羟基异丁酰化修饰

2024-10-16

新型修饰大揭秘 ⑤ | 代谢调控“手术刀”：丙二酰化修饰

2024-10-25

Sci Immunol + Nat Cell Biol二连发 | 棕榈酰化调控细胞焦亡新机制

2024-06-14

景杰生物作为修饰组学领域的领跑者，拥有多种修饰抗体和修饰组学质谱检测服务。如果您想了解相关产品和服务的更多信息，请扫描下方二维码填写合作咨询表单、或咨询景杰生物销售工程师、或拨打科服热线400-100-1145。如有转载、投稿等其他合作需求，请在文章下方留言，或添加微信ptm-market咨询。

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NDM5NjQxOA==&mid=2650570844&idx=1&sn=31485ae2c64c018486f7f4abd0f8621f

精准医学与蛋白组学

蛋白质组学、修饰组学与精准医学领域的最新前沿~

最新文章

Adv Sci三篇连发 | 乳酸化响应代谢重编程，调控疾病进展及耐药

Hepatology | 新发现！泛素化修饰组学揭示肝细胞癌分子分型和治疗靶点

DRU | 浙江大学汪辉： CYP1B1介导卵巢癌PARP抑制剂耐药机制

Mil Med Res | 中美科学家共同揭示乳酸血症促进脓毒症肺内皮细胞死亡新机制

夺“金”行动！35+修饰大咖直播，翻译后修饰研究思路轻松掌握！

Aging Cell二重奏 | β-羟基丁酰化抑制记忆衰退促进肌肉生成

新型修饰大揭秘 ⑥丨修饰常青树：百花齐放的棕榈酰化

Genome Biol | 北大口腔医学院李铁军：乳酸化修饰促进口腔鳞状细胞癌进展机制

热点直击 | 2024年CNS文章盘点，蛋白组学科研登顶的策略解析

新型修饰大揭秘 ⑤ | 代谢调控“手术刀”：丙二酰化修饰

热蛋白质组学（TPP）获HUPO大奖，该技术魅力何在？

Cell | 不吃早饭“肠”先知！浙江大学王迪：肠道也“挑食”

Nature | Matthias Mann：空间蛋白组发现致命皮肤病新疗法

Nat Immunol | MD安德森癌症中心揭示组蛋白乳酸化驱动T细胞代谢和功能

乳酸化5周年特别直播 | 再启新程！乳酸化精准研究2.0时代的研究新策略

新型修饰大揭秘 ④ | “异”军突起的代谢新抓手：2-羟基异丁酰化修饰

PNAS | 上海长海医院团队报道中国前列腺癌的磷酸化组学分型新成果

40分重磅综述必看！一文带你了解组蛋白新型酰化修饰与疾病研究的最新进展

畅销全球，屡创新高 | 景杰抗体的九月缤纷舞台

新型修饰大揭秘 ③ | 揭开线粒体能量代谢的新篇章：琥珀酰化修饰

直播预告 | 10月17日，势如“珀”竹！琥珀酰化领跑基础研究新范式

Cancer Cell | 多修饰组学图谱揭示高级别胶质瘤的多维调控机制和肿瘤演化

乳酸化修饰深度综述 | 乳酸化在生物学和疾病中的关键角色

iScience | 上海药物所黄河：SIRT1/3是乳酸化修饰“eraser”

JHM | 吉林大学杨振明/尤江峰团队磷酸化修饰组揭示大豆抗铝胁迫蛋白及机制

Nature | 浙江大学张龙：AARS1/2调控cGAS乳酸化并抑制固有免疫

大牛新作！Gut | 肠道菌群蛋白可预测酒精肝死亡风险

全球首发 | D-乳酸化修饰解码生命奥秘，乳酸化修饰疆土再开拓

Drug Resist Update | 南方医院谭万龙团队揭示O糖基化调控肾癌耐药新机制

新型修饰大揭秘 ② | 酮体代谢破局点：β-羟基丁酰化

Cancer Res | 郑大一附院张猜团队揭示乳酸化修饰调控肺癌免疫逃逸新机制

畅销全球，屡创新高 | 景杰抗体的八月缤纷舞台

Nat Commun：O-糖基化修饰揭示“黑死病元凶”鼠疫菌的生存机制

新型修饰大揭秘 ① | 善于抢头条的修饰：巴豆酰化

Circ Res | 青大/哈医大联合揭示：NAE1巴豆酰化修饰调控病理性心肌肥厚

创新「饰」界，「酰」露锋芒！巴豆酰化驱动精准医学研究直播预告

百花齐放 | 2024年新型酰化修饰研究精选【非乳酸化篇】

Nat Chem Biol | 水雯箐/庄敏团队解析内源GLP-1受体的细胞膜蛋白互作组

Cell子刊 | 范先群院士团队综述：乳酸代谢/乳酸化在眼部发育及疾病中发挥关键作用

Mol Plant | 中棉所何守朴/杜雄明组揭示GA-SL串扰调控陆地棉株高新机制

即刻点击！10+乳酸化修饰大咖直播合集，紧跟国金新趋「饰」！

Adv Sci | 打蛇打七寸！降低琥珀酰化影响线粒体氧化应激，可缓解急性肝损伤

冰与火之歌！L-乳酸与D-乳酸以不同模式调控肝细胞癌

Cell Metab | 陆炎/胡承/李垚/赵冰：丙酰化修饰调控非酒精性脂肪肝新机制

科研界的“悟空”传奇：揭秘组蛋白修饰的“七十二变”

吃什么降血糖？Cell Metab | 蛋白质组揭示不同营养刺激胰岛素分泌的个体差异性

Cell Metab | 暨南大学张力：运动缓解焦虑-乳酸化新机制

Cell Metab封面文章 | 川大华西李涛团队：乙酸改善睡眠紊乱

Nat Commun | 首都医科大学李兵辉/杨传真：巴豆酰化调控缺氧下的肿瘤进展机制

“植”得信赖！修饰组学推动植物科技创新线上直播

分类

时事

民生

政务

教育

文化

科技

财富

体娱

健康

情感

旅行

百科

职场

楼市

企业

乐活

学术

汽车

时尚

创业

美食

幽默

美体

文摘

原创标签

时事社会财经军事教育体育科技汽车科学房产搞笑综艺明星音乐动漫游戏时尚健康旅游美食生活摄影宠物职场育儿情感小说曲艺文化历史三农文学娱乐电影视频图片新闻宗教电视剧纪录片广告创意壁纸头像心灵鸡汤星座命理教育培训艺术文化金融财经健康医疗美妆时尚餐饮美食母婴育儿社会新闻工业农业时事政治星座占卜幽默笑话独立短篇连载作品文化历史科技互联网

发布位置

广东北京山东江苏河南浙江山西福建河北上海四川陕西湖南安徽湖北内蒙古江西云南广西甘肃辽宁黑龙江贵州新疆重庆吉林天津海南青海宁夏西藏香港澳门台湾美国加拿大澳大利亚日本新加坡英国西班牙新西兰韩国泰国法国德国意大利缅甸菲律宾马来西亚越南荷兰柬埔寨俄罗斯巴西智利卢森堡芬兰瑞典比利时瑞士土耳其斐济挪威朝鲜尼日利亚阿根廷匈牙利爱尔兰印度老挝葡萄牙乌克兰印度尼西亚哈萨克斯坦塔吉克斯坦希腊南非蒙古奥地利肯尼亚加纳丹麦津巴布韦埃及坦桑尼亚捷克阿联酋安哥拉

​新型修饰大揭秘 ⑥丨修饰常青树：百花齐放的棕榈酰化

新型修饰大揭秘 ⑥丨修饰常青树：百花齐放的棕榈酰化