蛋白质翻译后修饰（Post-translational modifications，PTMs）指的是在蛋白质合成后对氨基酸侧链或末端进行的一系列化学改造。这些修饰显著提高了基因编码信息的丰富性，使蛋白质具备多样化的功能。翻译后修饰不仅多样化蛋白质的特性，还在细胞信号传递、蛋白质折叠与稳定性、细胞周期调控及基因表达调控等过程中扮演关键角色。本期将深入探讨磷酸化和乙酰化这两种翻译后修饰，它们均参与了细胞生命活动的绝大部分过程。

磷酸化是蛋白质最为常见的翻译后修饰之一，主要涉及将磷酸基团（PO₄³⁻）通过磷酸酯键连接到特定的氨基酸残基上。通常，磷酸化发生在丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸的羟基侧链上。丝氨酸和苏氨酸的磷酸化相对普遍，而酪氨酸则与细胞信号传导途径的调控密切相关。磷酸化对几乎所有细胞过程均有影响，包括：

• 信号转导：许多细胞外信号可引发磷酸化和去磷酸化的级联反应。例如，受体酪氨酸激酶（RTKs）在接收生长因子信号时自我磷酸化，从而激活下游信号转导分子，如RAS、RAF、MEK、ERK等，最终影响基因表达和细胞功能。
• 酶活性调节：磷酸化在调节酶活性方面常被视为“开关”。例如，糖原磷酸化酶在未磷酸化状态下无活性，但被特定激酶磷酸化后便能催化糖原分解为葡萄糖，以供给细胞能量。
• 蛋白质定位：磷酸化还可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，从而决定亚细胞定位。硫酰化的肌动蛋白轻链能促进肌肉收缩，因为其增强了肌球蛋白头部的亲和力。
• 蛋白质-蛋白质相互作用：磷酸化位点常成为其他蛋白质识别和结合的热点，这对组装信号复合体以及调节蛋白质复合体的形成和解体至关重要。
• 细胞周期调控：细胞周期进展受到一系列蛋白质磷酸化事件的严格控制，例如周期蛋白依赖性激酶（CDKs）的磷酸化和去磷酸化状态决定了关键检查点的通过情况。

乙酰化是指在特定氨基酸残基上添加乙酰基（CH₃CO），最常见的发生在赖氨酸的ε-氨基上，形成N-ε-乙酰赖氨酸。乙酰基的加入改变了赖氨酸侧链的正电性，降低了亲水性和正电荷密度，进而对蛋白质功能产生显著影响。

• 染色质结构与基因表达调控：组蛋白乙酰化是表观遗传调控中的关键示例。它会减弱组蛋白与DNA之间的静电吸引力，从而使染色质结构变得松散，增强基因的转录活性。
• 代谢酶活性调节：许多参与能量代谢的关键酶受到乙酰化的影响，其活性直接影响细胞的能量代谢。
• 蛋白质稳定性与降解：乙酰化可影响蛋白质的稳定性，有时它会掩盖泛素化位点，从而防止蛋白质被降解。
• 信号传导：一些信号传导蛋白的活性也受到乙酰化状态的调控，例如，NF-κB的活动受到其乙酰化的影响。
• 细胞凋亡：P53肿瘤抑制蛋白的乙酰化在诱导细胞凋亡过程中起关键作用，它增强了P53的转录活性，使其更有效地激活凋亡相关基因。

下期将为大家介绍甲基化和糖基化这两种修饰，敬请期待！同时，想了解更多生物医疗前沿资讯，请关注鸿运国际，与您一起探索科学的未来，提升健康生活品质。