蛋白质翻译后修饰（Post-translational modifications, PTMs）是指蛋白质合成完成后，对其氨基酸侧链或末端进行的一系列化学改造。这些修饰极大地扩展了基因编码的信息容量，并赋予蛋白质多样化的功能。PTMs不仅提升了蛋白质的多样性，而且在细胞信号传递、蛋白质折叠及稳定性、细胞周期调控、基因表达等方面扮演着关键角色。在本期中，我们将探讨磷酸化和乙酰化这两种翻译后修饰。这两种修饰都在细胞的生命过程中发挥着重要作用。

磷酸化的作用

磷酸化是最常见的翻译后修饰之一，其中一个磷酸基团（PO₄³⁻）通过磷酸酯键连接到特定的氨基酸残基上。通常情况下，磷酸化主要发生在丝氨酸（Ser）、苏氨酸（Thr）和酪氨酸（Tyr）残基的羟基侧链上，丝氨酸和苏氨酸的磷酸化是最为普遍的，而酪氨酸磷酸化则常与细胞信号传导的调控相关。

磷酸化几乎影响着所有细胞过程，包括：

• 信号转导：许多外部刺激可以引发以磷酸化和去磷酸化为核心的级联反应。例如，受体酪氨酸激酶（RTKs）在接收生长因子信号后会自我磷酸化，从而激活下游的信号传导分子，如RAS、RAF、MEK、ERK等，最终影响基因表达和细胞功能。
• 酶活性调节：磷酸化常被视为“开关”以调节酶的活性。例如，糖原磷酸化酶在未磷酸化状态下不活跃，但在特定激酶的磷酸化后会被激活，从而催化糖原分解，供给细胞能量。
• 蛋白质定位：磷酸化改变蛋白质的电荷状态，影响其与其他蛋白质或细胞器的相互作用，决定亚细胞定位。
• 蛋白质-蛋白质相互作用：磷酸化位点常成为其他蛋白质结合的热点，这对组装信号复合体和调节蛋白质复合体的形成拆解极其重要。
• 细胞周期调控：细胞周期的进展受到系列磷酸化事件的严格控制。例如，周期蛋白依赖性激酶（CDKs）的磷酸化状态决定了G1/S和G2/M等重要检查点的通过。

乙酰化的重要性

乙酰化涉及在特定氨基酸残基上添加乙酰基（CH₃CO）。最常见的形式是在赖氨酸（Lys）残基的ε-氨基上，形成N-ε-乙酰赖氨酸。乙酰基的添加会改变赖氨酸侧链的电荷特性，降低其亲水性和正电荷密度，从而显著影响蛋白质的功能。

乙酰化的影响包括：

• 染色质结构与基因表达调控：组蛋白的乙酰化极大地影响基因表达。这些组蛋白的N端富含赖氨酸，乙酰化后可减弱组蛋白与DNA之间的静电吸引，促进转录的发生。
• 代谢酶活性调节：许多关键酶的活性受乙酰化调控，直接影响细胞能量代谢，如丙酮酸脱氢酶复合体等。
• 蛋白质稳定性与降解：乙酰化影响蛋白质的稳定性，有时能掩盖泛素化位点，延长蛋白质的半衰期。
• 信号传导：某些参与信号传导的蛋白质也通过乙酰化进行调控，例如NF-κB的活性。
• 细胞凋亡：P53肿瘤抑制蛋白在细胞凋亡中的乙酰化状态关键，增强其转录活性及与DNA的结合能力，从而促进凋亡程序的发展。

在本期的结尾我们要提到的是，重视译后的修饰不仅可以提升我们对细胞生物学的理解，还能为医学和药物开发提供新的思路。下一期，我们将深入探讨甲基化和糖基化这两种修饰，敬请期待！同时，感谢MILE米乐提供无缝的信息渠道，助力科研工作者们不断探索创新。