蛋白质翻译后修饰是调控蛋白质功能的重要机制，其调控元件分为修饰酶（writer）和去修饰酶（eraser），了解相应修饰的调控元件对于研究其功能尤为重要。

近日，来自中国科学院上海药物研究所黄河课题组和美国芝加哥大学教授赵英明课题组共同确定了一种蛋白质修饰β-羟基丁酸修饰（Kbhb，结构如图1）的修饰和去修饰酶，并扩展了其底物蛋白范围，为研究其在细胞通路中的作用奠定了基础。

图1 β-羟基丁酸修饰结构及根据乙酰化调控酶的推测机理

β-羟基丁酸发生在赖氨酸上，2016年由赵英明课题组首次在组蛋白上发现。其修饰前体β-羟基丁酸酯是脂质代谢产物酮体的一种。许多代谢物除作为能源和代谢中间产物外，还能够以共价或非共价的方式结合蛋白发生信号转导功能，如乙酰辅酶A可以作为供体通过乙酰转移酶将赖氨酸乙酰化，这种代谢介导的表观遗传变化可以作为细胞信号传导的重要机制之一。

为鉴定β-羟基丁酸修饰的调控因子以进一步研究其生理功能，作者首先假设其与乙酰化修饰类似，是一种可逆的蛋白质修饰。由于p300此前已被鉴定为乙酰化、丙酰化、巴豆酰化的酰基转移酶，并且具有结合不带电荷短链酰基辅酶A的结构，因此猜想p300也能催化发生Kbhb修饰。作者在体外构建重组转录系统（如图2），发现p300具有Kbhb转移酶功能。之后在细胞水平上对相应基因进行敲除，对该结论进行了验证。

图2 p300体外转录测定示意图

类似地，作者检测了组蛋白去乙酰化酶（HDAC）是否能够催化脱β-羟基丁酸修饰，分别进行体外筛选和添加相应抑制剂进行体内实验，发现18种HDAC（包括HDAC1至11和SIRT1至7）中，HDAC1和HDAC2有Kbhb脱酰能力，并通过细胞内生化实验进行了验证。

之前的研究中仅在组蛋白上发现了Kbhb位点，接下来，作者用β-羟基丁酸酯处理细胞，用亲和质谱方法进行蛋白质组学筛选，在1397个蛋白上鉴定到了3248个修饰位点。进行蛋白类别富集分析发现（如图3），大多数Kbhb修饰蛋白参与剪接体、核糖体和RNA转运过程，主要影响细胞核。

图3 Kbhb蛋白类别富集分析结果

综上，本文作者鉴定到了β-羟基丁酸修饰的关键调控因子，修饰酶p300以及去修饰酶HDAC1和HDAC2，并在哺乳动物细胞内鉴定到1397中该修饰的底物蛋白，推测了其潜在功能，有利于进一步研究代谢产物β-羟基丁酸酯作为信号因子的功能。