翻译后修饰
翻译后修饰是指蛋白质合成后对其进行的共价化学修饰。通过添加化学基团（如磷酸或糖链）、连接其他蛋白质（如泛素）或切割肽链，细胞可以改变蛋白质的活性、稳定性、定位和相互作用。这些修饰极大地扩展了蛋白质组的功能多样性，超越了基因组直接编码的范围。
Definition
翻译后修饰是指蛋白质合成后，由酶催化的共价修饰，包括添加小化学基团、连接糖或其他蛋白质以及蛋白水解切割，从而调节蛋白质的活性、定位、稳定性和相互作用。
Scope
本主题涵盖了翻译后修饰的主要类别，包括磷酸化、糖基化、泛素化、乙酰化、甲基化、脂化和蛋白水解加工，以及它们如何调节蛋白质功能。这是一份分子参考资料，不提供临床建议。
Core questions
- 一组固定的基因产物如何产生更大范围的蛋白质功能？
- 哪些化学基团被添加到蛋白质上，以及添加到哪些氨基酸上？
- 可逆修饰如何充当分子开关？
- 修饰如何改变蛋白质在细胞内的命运？
Key concepts
- 蛋白质组多样化
- 磷酸化（激酶和磷酸酶）
- 糖基化（N-连接和O-连接）
- 泛素化
- 乙酰化和甲基化
- 脂化
- 蛋白水解加工
- 可逆修饰作为分子开关
Mechanisms
特异性酶在特定的氨基酸侧链上添加或去除化学基团。激酶介导的磷酸化（以及磷酸酶介导的去磷酸化）提供了一种快速可逆的开关，用于调节活性和信号传导。糖基化主要在内质网和高尔基体中添加糖链，影响蛋白质的折叠、稳定性和识别（Varki, 1993）。泛素化将小蛋白质泛素连接到底物上，以标记其命运，包括降解（Hershko & Ciechanover, 1998）。乙酰化、甲基化、脂化和蛋白水解加工进一步调节蛋白质的活性、定位和相互作用，使得单一基因产物可以以多种功能不同的形式存在（Walsh et al., 2005）。
Clinical relevance
由于磷酸化和泛素化等修饰调节信号传导、生长和蛋白质周转，它们的失调在许多疾病中得到研究，并且修饰检测分析方法被用于研究和诊断。本条目描述了其机制和普遍意义，并非个体诊断或治疗指南。
History
20世纪中叶可逆蛋白质磷酸化的发现（1992年诺贝尔生理学或医学奖对此进行了表彰）确立了修饰作为一种控制机制。糖基化和泛素系统（Hershko & Ciechanover, 1998）的表征拓宽了视野，随后的系统性调查将修饰的完整化学多样性视为蛋白质组复杂性的主要来源（Walsh et al., 2005）。
Key figures
- Christopher Walsh
- Edmond Fischer
- Edwin Krebs
- Aaron Ciechanover
- Avram Hershko
Related topics
Seminal works
- walsh-2005
- hershko-1998
Frequently asked questions
- 如果基因已经指定了蛋白质，为什么翻译后修饰仍然重要？
- 基因指定了氨基酸序列，但修饰改变了蛋白质的功能、去向和持续时间。它们使一个基因产物能够以多种功能形式存在，并快速响应信号。
- 翻译后修饰是永久性的吗？
- 许多修饰是可逆的。例如，磷酸化可以被添加和去除，充当开关，而其他修饰如蛋白水解切割则不可逆。