诺奖成果助力发现了一个关键的蛋白质修饰模式

在一个复杂的分子生物学常常看起来像宇宙一样浩瀚而神秘的世界里，一项新的突破性研究深入研究了蛋白质的微观世界，揭示了它们存在的一个迷人的方面。这一发现可能会对理解和治疗无数人类疾病产生深远的影响。这项名为“秀丽隐杆线虫蛋白质脂肪酰化的氨基酸和蛋白质特异性”的研究刚刚发表在《PNAS》上。

　　

在一个复杂的分子生物学常常看起来像宇宙一样浩瀚而神秘的世界里，一项新的突破性研究深入研究了蛋白质的微观世界，揭示了它们存在的一个迷人的方面。这一发现可能会对理解和治疗无数人类疾病产生深远的影响。

把蛋白质想象成驱动生命机器的微小引擎。就像发动机需要修改以优化性能一样，蛋白质也要经历“蛋白质修饰”——这是一个改变其功能、位置和寿命的关键过程。这个修饰过程中的一个关键角色是蛋白质脂肪酸附着(“蛋白质脂肪酰化”)，类似于添加一种特殊成分(即脂肪酸)，使蛋白质能够将自己固定在细胞膜上。

通过使用高分辨率质谱法的细致调查，博伊斯·汤普森研究所(BTI)的科学家们在模式生物秀丽隐杆线虫中发现了脂肪酸附着的关键模式，秀丽隐杆线虫是一种微观蠕虫，为研究基本生物过程提供了一扇窗口。

研究人员利用“点击化学”的力量——一项获得了两次诺贝尔化学奖的技术——成功地绘制了蛋白质中不同的氨基酸是如何被不同的脂肪酸特异性修饰的。

“我们惊讶地发现，不同的氨基酸被来自不同生物合成途径的脂肪酸修饰，”BTI教授、该研究的资深作者Frank Schroeder分享道。“这一意想不到的发现强调了蛋白质修饰与特定脂肪代谢途径之间的联系。这也为进一步研究蛋白质功能如何受到不同脂肪酸及其代谢的影响奠定了基础。”

这项题为“秀丽隐杆线虫中蛋白质脂肪酰化的氨基酸和蛋白质特异性”的研究刚刚发表在《美国科学院院刊》上，它不仅仅是为了了解微小蠕虫的内部工作原理。其影响是巨大的，与人类健康密切相关。蛋白质脂肪酸附着是癌症、神经退行性疾病、心血管疾病甚至传染病等疾病的关键因素。

施罗德实验室的研究生、该研究的第一作者 Bingsen Zhang说:“我们从秀丽隐杆线虫身上学到的东西，对我们对这种蛋白质修饰的基本理解有很大贡献。我们对蛋白质修饰和功能了解得越多，就越能理解它对人类健康和疾病的核心作用。”

此外，该研究首次揭示了支链脂肪酸对蛋白质进行大量修饰的例子——考虑到它们存在于我们的饮食和肠道微生物群中，这一发现可能在高等动物和人类身上也有相似之处。饮食、肠道健康和蛋白质修饰之间的联系可以为营养科学开辟新的途径。

这项研究得到了美国国立卫生研究院和美国国家科学基金会的部分支持。

Amino acid and protein specificity of protein fatty acylation in C. elegans