赖氨酸2-羟基异丁酰化修饰（Lysine 2-hydroxyisobutyrylation; Khib）是一种丰度较高的翻译后修饰类型，由芝加哥大学赵英明教授课题组于2014年首次发现，其成果发表在Nature Chemical Biology 上。Khib广泛存在于真核生物和原核生物中，和乙酰化相比，Khib在组蛋白上出现的频率更高，暗示Khib可能发挥着重要的表观调控作用。此外，Khib的前体为2-羟基异丁酸，供体为2-羟基异丁基辅酶A (HibCoA)，该修饰与氨基酸合成、糖酵解等生物学过程密切相关，并在精子细胞的分化、酵母糖平衡等过程起到重要调控作用，因此也逐渐成为表观遗传、代谢调控领域的研究热点。作为一种新发现的修饰类型，探究其酶系统对于阐述2-羟基异丁酰化的修饰机理和功能具有重要意义。自2-羟基异丁酰化修饰发现至今，关于2-羟基异丁酰化修饰的酶系统研究也已取得系列进展：Esa1p（芽殖酵母中）/Tip60（人类）、TmcA、P300蛋白是Khib转移酶（Writer）；HDAC2/3、CobB是主要的去Khib修饰酶（Eraser）。2-羟基异丁酰化修饰丰度较高，广泛参与转录、糖酵解/糖异生、三羧酸循环(TCA)、光合作用等众多生物和代谢过程，并在调控酶研究、临床病理研究、植物生理病理研究、动物科学研究、微生物研究中都发挥着重要的调控作用。接下来我们精选了上述领域中的经典研究案例，来为大家介绍，期望给您带来更多启发。Mol Cell | P300作为Khib转移酶调控糖酵解途径
文章标题：p300-Mediated Lysine 2-Hydroxyisobutyrylation Regulates Glycolysis发表期刊：Molecular Cell（IF= 14.5）研究概述：近十多年来，P300被发现能够催化多种赖氨酸酰化反应，但是其对底物是否存在选择性却不是很清楚。该研究证明了乙酰转移酶P300也具有二羟基异丁酰转移酶活性，并揭示了P300通过影响代谢酶的2-羟基异丁酰化修饰来调控细胞糖酵解途径。研究者利用Khib和Kac修饰组学检测，共鉴定出4239个Khib修饰位点，其中149个受P300显著调控。同时还鉴定3682个Kac位点，其中有693个受P300显著调控。出人意料的是P300调控的Khib、Kac位点分布差异很大，只有6个位点相互叠合。这表明P300对不同化学结构的底物存在明显的内在选择性，从而差异性地调控下游生物学进程，且P300能通过影响代谢酶的2-羟基异丁酰化修饰来调控细胞糖酵解途径。景杰生物为该研究提供2-羟基异丁酰化抗体和乙酰化修饰抗体支持。原文链接：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6029451/Sci Adv | 原核生物中CobB作为Khib的去修饰酶调节细胞代谢
文章标题：Protein lysine de-2-hydroxyisobutyrylation by CobB in prokaryotes
发表期刊：Science Advances（IF=11.7）
研究概述：2-羟基异丁酰化修饰（Khib）在原核细胞中分布广泛，然而Khib在原核生物中的功能和调控机制仍然未知。该研究利用“基于多价态亲和光交联蛋白质修饰结合蛋白高灵敏分析方法”，结合蛋白质组学技术，在原核细胞中发现了Khib的特异性结合蛋白CobB。研究首先证实了CobB是Khib的去修饰酶，且R58是CobB去除Khib酶活性的关键位点。在此基础上，研究采用定量蛋白质组学技术结合生化实验，在E. Coli中发现了CobB靶向调控的99个Khib位点，其中烯醇酶（ENO）上K343Khib随着CobB敲除显著上调。此外，CobB可去除ENO上K343Khib和K326乙酰化，调控ENO活性，从而改变代谢活动，影响细菌生长。景杰生物为该研究提供了2-羟基异丁酰化、乙酰化等9款修饰抗体支持。
PNAS | Rpd3p、Hos3p作为Khib去修饰酶介导糖代谢调控酵母衰老
文章标题：2-Hydroxyisobutyrylation on histone H4K8 is regulated by glucose homeostasis in Saccharomyces cerevisiae研究概述：蛋白质翻译后修饰各种生理病理过程中都发挥着非常重要的调控作用，但是调节这些修饰的调控酶研究却相对滞后。该研究发现酿酒酵母通过调节葡萄糖代谢稳态对组蛋白H4K8hib的修饰水平进行调控，初步确定在酵母中去修饰作用由Rpd3p和Hos3p联合介导完成。构建起一个Khib，葡萄糖代谢和酵母时序寿命的功能调控网络。并且对H4K8hib这一新组蛋白标志的功能调控有了更深入的认识。此外该研究还通过2-羟基异丁酰化修饰组学分析和实验进一步验证了该修饰与糖代谢之间的紧密联系。景杰生物为该研究提供2-羟基异丁酰化修饰组学、抗体支持。Cell Res | 2-羟基异丁酰化修饰参与癌症转移
文章标题：Lysine 2-hydroxyisobutyrylation of NAT10 promotes cancer metastasis in an ac4C-dependent manner发表期刊：Cell Research（IF= 28.1）研究概述：新型酰化修饰极大地支持了癌症治疗新策略的探索和有效抗肿瘤药物的开发，然而2-羟基异丁酰化在癌症中的生物学功能和调节机制尚不清楚。本研究针对20对原发性/转移性食管鳞状细胞癌肿瘤组织进行了2-羟基异丁酰化修饰组学分析与CRISPR/Cas9功能筛选，并确定了N-乙酰转移酶10（NAT10）的Khib修饰是癌症转移的关键机制。NAT10上第823位Khib修饰增强其与去泛素化酶USP39的相互作用，提升NAT10蛋白稳定性。NAT10进一步通过促进NOTCH3 mRNA的N4-乙酰胞苷(ac4C)修饰，增加其稳定性最终促进癌症转移。研究首次报道赖氨酸酰化修饰与RNA酰化修饰存在串扰，为人类癌症的表观遗传调控提供了新的见解，同时为抗肿瘤转移提供了新的思路。景杰生物为该研究提供了系列新型酰化修饰泛抗体与2-羟基异丁酰化修饰组学技术支持。Cell Death Dis | 人参皂苷通过2-羟基异丁酰化修饰调控心肌代谢
文章标题：Rg3 regulates myocardial pyruvate metabolism via P300-mediated dihydrolipoamide dehydrogenase 2-hydroxyisobutyrylation in TAC-induced cardiac hypertrophy发表期刊：Cell Death & Disease（IF= 8.1）研究概述：人参皂苷Rg3 (Rg3) 是中药人参的主要活性成分之一，对心肌肥厚小鼠心肌葡萄糖代谢具有调控作用。然而，关于2-羟基异丁酰化对心肌肥厚能量代谢的影响尚无相关报道。该研究首先通过整合心肌组织蛋白质组学、血浆代谢组学和心肌组织靶向代谢组学的数据，对心肌葡萄糖代谢途径进行综合性描绘，结果发现丙酮酸代谢在葡萄糖代谢途径中变化最显著。研究进一步对小鼠心脏组织进行了2-羟基异丁酰化的修饰组学分析和修饰位点功能验证，揭示了Rg3可通过P300调节DLD的2-羟基异丁酰化修饰水平对丙酮酸代谢发挥调控作用，从而提出了一种逆转心肌肥厚的新策略。景杰生物为该研究提供了2-羟基异丁酰化修饰组学分析技术支持。NAR | 2-羟基异丁酰化修饰参与拟南芥光暗适应性反应
文章标题：Functional interplay of histone lysine 2-hydroxyisobutyrylation and acetylation in Arabidopsis under dark-induced starvation发表期刊：Nucleic Acids Research（IF= 16.6）研究概述：组蛋白赖氨酸2-羟基异丁酰化是否广泛存在于植物中，以及如何参与调控植物生长发育仍不清楚。该研究运用2-羟基异丁酰化修饰组学，系统地针对烟草、拟南芥、水稻、玉米等多个植物物种进行了组蛋白赖氨酸2-羟基异丁酰化研究，并首次完整展示了模式植物拟南芥组蛋白Khib修饰谱。并进一步研究了它与乙酰化（Kac）在暗诱导饥饿胁迫下的变化及对代谢关联基因、代谢产物含量的动态影响，结果揭示了组蛋白Khib和H3K23ac通过影响淀粉和蔗糖代谢以及苯丙素合成途径的关键代谢基因活性和产物水平，进而微调植物对暗诱导饥饿胁迫的适应性。景杰生物为该研究提供2-羟基异丁酰化修饰组学技术服务及抗体支持。Adv Sci | 2-羟基异丁酰化修饰参与调控棉花黄萎病抗性
文章标题：Lysine 2-Hydroxyisobutyrylation- and Succinylation-Based Pathways Act Inside Chloroplasts to Modulate Plant Photosynthesis and Immunity发表期刊：Advanced Science（IF= 14.3）研究概述：蛋白质翻译后修饰（PTM）可以多维度、更快、更有效地调控植物免疫反应。因此，需要从蛋白质翻译后修饰水平进一步了解植物免疫反应机制。研究运用2-羟基异丁酰化和琥珀酰化修饰组学技术，对棉花幼苗应对大丽轮枝菌感染的免疫反应机制进行系统分析，揭示了棉花平衡抗病和产量的作用新机制：研究发现感染大丽轮枝菌后，棉花幼苗组蛋白Khib水平上调，通过调节水杨酸相关防御基因的表达应对真菌感染。同时，GhPSB27蛋白的Khib和Ksuc修饰促进了PSII修复周期中D1蛋白水平以及ROS累积，从而提高了棉花的产量以及黄萎病抗性。景杰生物为该研究提供了2-羟基异丁酰化修饰与琥珀酰化修饰组学技术支持。![]()
文章标题：Global Profiling of 2-hydroxyisobutyrylome in Common Wheat发表期刊：Genomics, Proteomics & Bioinformatics（IF= 11.5）研究概述：2-羟基异丁酰化修饰在代谢层面发挥关键作用，但其是否在小麦中存在重要参与性至今为止仍未得知。该研究首次在普通小麦中进行了2-羟基异丁酰化修饰图谱绘制，共鉴定到1,074个蛋白上面的3,348个修饰位点。这些蛋白广泛参与到小麦体内一些关键生物学或代谢过程，并且有大量发生2-羟基异丁酰化修饰的蛋白同时发生了其他修饰。利用点突变和Co-IP等实验，研究者证实糖酵解关键酶PGK第K206位点上的2-羟基异丁酰化修饰显著影响其酶活性。此外，2-羟基异丁酰化修饰也影响了PGK与其他底物互作的能力。本文还发现一些低分子量蛋白的修饰水平受去乙酰化酶抑制剂调节。景杰生物为该研究提供2-羟基异丁酰化修饰组学技术服务及抗体支持。JASB | 2-羟基异丁酰化水平决定猪脂肪组织中的脂肪生成和脂肪积累
文章标题：Lysine 2-hydroxyisobutyrylation levels determined adipogenesis and fat accumulation in adipose tissue in pigs
发表期刊：Journal of Animal Science and Biotechnology（IF=6.3）
研究概述：2-羟基异丁酰化是一种新型蛋白质翻译后修饰，在癌细胞转录、能量代谢和转移中起重要作用，但其在脂肪生成和脂肪积累中的作用尚未得到证实。研究通过2-羟基异丁酰化修饰组学分别比较瘦肉型猪（杜洛克猪）和脂肪性猪（莱芜猪）背侧皮下脂肪组织和纤维成脂祖细胞（FAP）中的Khib水平，结果发现脂肪型猪的FAPs成脂诱导的Khib水平以及背脂中的Khib水平均显著高。提示Khib修饰促进成脂分化和脂肪积累。此外，研究还筛选鉴定了FAPs的Khib修饰调节酶“Writer” KAT5和“Eraser” HDAC2。景杰生物为该研究提供了2-羟基异丁酰化修饰组学、抗体技术支持。
原文链接：https://jasbsci.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40104-024-01058-9
MCP | 2-羟基异丁酰化修饰参与单细胞寄生生物的宿主适应
文章标题：Global lysine acetylation and 2-hydroxyisobutyrylation reveal the metabolism conversion mechanism in Giardia lamblia发表期刊：Molecular & Cellular Proteomics（IF=6.1）研究概述：贾第虫是一种重要的寄生性人兽共患原虫，其体内的能量转化机制尚不明确。研究通过乙酰化修饰和2-羟基异丁酰化修饰组学技术开展了深入研究。通过对乙酰化和2-羟基异丁酰化修饰组学数据的系统生物信息学分析，发现与精氨酸生物合成、糖酵解/糖异生、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等相关的蛋白可能参与到贾第虫的能量代谢转换过程中。提示丙氨酸和精氨酸可能参与糖饥饿下的代谢转化。此外，脂肪酸的分解、磷酸盐途径和其他单糖代谢也可能为蓝氏菌提供能量，证实了葡萄糖并不是蓝氏菌的唯一能量来源，其也可发生代谢转化。景杰生物为该研究提供了乙酰化和2-羟基异丁酰化修饰组学、抗体技术支持。NCB | TmcA作为Khib修饰酶介导转录从而提高细菌耐酸性
文章标题：TmcA functions as a lysine 2-hydroxyisobutyryltransferase to regulate transcription发表期刊：Nature Chemical Biology（IF=12.9）研究概述：Khib在原核生物中的机制和功能后果仍不清楚。研究报道了TmcA，一种RNA乙酰转移酶，在转录调节中起2-羟基异丁酰转移酶（Writer）的作用。研究验证发现TmcA可以在体外和细胞内有效催化Khib，并且R502是TmcA 的Khib催化活性的关键位点。2-羟基异丁酰化修饰组学表明TmcA可靶向大肠杆菌中Khib的467个内源性候选物。且可以通过催化Khib在K121位点特异性调节类核相关蛋白H-NS的DNA结合活性。此外，这种TmcA靶向的Khib可调节耐酸基因的转录，并增强大肠杆菌在酸胁迫下的存活。景杰生物为该研究提供了赖氨酸2-羟基异丁基抗体偶联树脂（PTM-804）。JIPB | 2-羟基异丁酰化修饰调控植物病原真菌致病性
文章标题：Comprehensive identification of lysine 2-hydroxyisobutyrylated proteins in Ustilaginoidea virens reveals the involvement of lysine 2-hydroxyisobutyrylation in fungal virulence发表期刊：Journal of Integrative Plant Biology（IF=9.3）研究概述：病原菌对植物的侵袭是由病原菌的毒力和植物免疫系统相互作用决定的，但是病原菌侵染植物是否与Khib修饰有关联仍有待进一步探索。该研究使用2-羟基异丁酰化修饰组学技术对水稻假黑穗病真菌Ustilaginoidea virens中的Khib进行了全面评估，表明Khib是U. virens中常见且复杂的PTM，其参与了多种生物过程，同时具有高度相互联系的蛋白网络，其中包括许多毒力因子。值得注意的是，UvRpd3可去除U. virens中的2-羟基异丁酰化和乙酰化，而UvSlt2中Khib位点的突变可通过增加疏水性溶剂表面积降低UvSlt2酶及其底物之间的结合，显著降低真菌毒力。该发现建立了Khib作为U. virens的主要翻译后修饰，并指出Khib在这种植物病原性真菌的毒性中具有重要作用。景杰生物为该研究提供特异性2-羟基异丁酰化泛抗体及修饰组学技术支持。2-羟基异丁酰化修饰广泛存在于各种物种之间，在肿瘤转移、心肌代谢以及植物生理病理过程中发挥重要调控作用。但目前2-羟基异丁酰化修饰的研究还存在很大空白，诸多问题还有待解答：首先，关于2-羟基异丁酰化的调控酶研究还非常有限，目前只有部分Writer和Eraser被研究报道，而2-羟基异丁酰化的Reader研究还较为空白，是与其他修饰共用相同的Reader？亦或是具有独特的Reader？并且这些调控酶如何调节对应底物的分子机制还需要更加清晰的线索以及组学数据来支持；其次，2-羟基异丁酰化修饰与糖代谢、氨基酸合成等各种代谢过程密切相关，因而与这些代谢过程密切相关的乳酸化、巴豆酰化、琥珀酰化等新型酰化修饰也非常有可能与2-羟基异丁酰化修饰存在crosstalk共同调控各种生理病理过程，但目前研究还较为空缺；再者，2-羟基异丁酰化修饰虽然在植物领域，尤其是植物病原菌领域中已发表多篇文章，但很多重要植物物种中其研究依然空白；此外，2-羟基异丁酸虽然为多种疾病的诊断参考指标之一，但2-羟基异丁酰化修饰在这些疾病中发挥的调控作用还尚不得知；因此，2-羟基异丁酰化修饰仍然有很多地方有待深入挖掘，修饰的分子机制功能领域正方兴未艾！而未来将一片光明！景杰生物作为新型酰化研究的领跑者，在上万例样品中积累了丰富的新型酰化修饰研究经验和实验方案。可提供“从WB预筛选，新型酰化修饰组学分析，到运用丰富的酰化修饰位点特异性抗体进行功能验证，再到后续的CUT&Tag分析”等全流程服务。景杰生物PTMab抗体产品具有高特异性、高亲和力、高批间一致性等优势，其应用也多次见刊于Cell, Nature, Science等国际顶尖杂志。如果您想了解景杰生物研究产品和服务的更多信息，可咨询景杰生物销售工程师、或拨打科服热线400-100-1145。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。
