张锴等发现赖氨酸-2-羟基异丁酰化去修饰酶及调节原核细胞代谢的分子机制

来源：iNature

原标题：Science Advances | 张锴等发现赖氨酸-2-羟基异丁酰化去修饰酶及调节原核细胞代谢的分子机制

翻译后修饰（PTMs）是调节蛋白质功能和生命过程的重要手段之一。赖氨酸-2-羟基异丁酰化（Khib）是近年来在真核细胞组蛋白上报道的一种新的翻译后修饰，参与转录、细胞代谢等重要生命活动。然而其功能和调节机制尚不十分清楚。

2019年7月17日，天津医科大学基础医学院张锴课题组在Science Advances发表了题为“Protein lysine de-2-hydroxyisobutyrylation by CobB in prokaryotes”的研究论文（博士研究生董瀚阳为本文第一作者），报道了原核生物中CobB作为Khib的去修饰酶，介导Khib调节代谢酶活性，改变细胞生长的分子机制。

张锴课题组在前期的工作中发现了Khib在原核细胞中分布广泛，并表征了其组学特征，证明了该修饰的发生与碳源的相关性(1)，然而Khib在原核生物中的功能和调控机制仍然未知。本研究利用该课题组发展的“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”(2)，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。而CobB是已知的去乙酰化酶，由此作者提出假设CobB可能具有去除赖氨酸-2-羟基异丁酰化的作用。

作者通过对体内CobB敲除和过表达体系中Khib水平的检测等实验，证实了CobB是Khib的去修饰酶，同时表征了其结合力和酶动力学规律，并进一步确定了R58是CobB去除Khib酶活性的关键位点，又借助多肽水平实验，观测到小分子抑制剂对这一酶活性的影响。至此作者系统证明了CobB是赖氨酸-2-羟基异丁酰化的去修饰酶并表征了其酶活特性。

在此基础上，作者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。进一步通过分子生物学手段，阐明了CobB去除ENO上K343Khib和K326乙酰化，调控ENO活性，从而改变代谢活动，影响细菌生长的机制。这一研究发现了CobB是赖氨酸-2-羟基异丁酰化去修饰酶，鉴定了CobB靶向调控的Khib位点，解析了CobB介导Khib调控代谢行为的分子机制。

原文链接：

https://advances.sciencemag.org/content/5/7/eaaw6703

参考文献：

1. H. Y. Dong et al., Systematic Identification of Lysine2-hydroxyisobutyrylated Proteins in Proteus mirabilis. Mol Cell Proteomics 17,482-494 (2018).

2. G.J. Zhai et al., An Efficient Approach for Selective Enrichment of Histone Modification Readers Using Self-Assembled Multivalent Photo affinity Peptide Probes. Anal Chem 90, 11385-11392 (2018).