分享一篇发表在Scientific Reports上的文章Coenzyme A binding sites induce proximal acylation across protein families，通讯作者是美国巴克衰老研究所的Eric Verdin教授，他们课题组的主要研究方向是了解衰老过程的表观遗传调控因子。在本篇文章中，作者研究了蛋白质CoA结合位点导致的邻近酰基化修饰。酰基CoA作为细胞中唯一的酰基供体，通过将酰基转移到蛋白质赖氨酸残基上，形成赖氨酸酰基化修饰。在细胞质和细胞核中，赖氨酸酰基化的过程主要由酰基转移酶催化进行。而在线粒体基质中，由于没有发现普遍的酰基转移酶，因而线粒体中赖氨酸酰基化通常被认为非酶催化产生的。但是酰基化修饰在线粒体中的分布不是随机的，在不同位点上的酰基化修饰水平可能存在数量级的差别。因此在这篇文章中，作者想要研究控制线粒体中特定位点赖氨酸酰基化的分子机制。作者主要关注在CoA结合蛋白上，利用公开的数据集计算了CoA结合蛋白上酰基化赖氨酸占所有蛋白酰基化赖氨酸的比例，观察到CoA结合蛋白的赖氨酸残基明显比其它蛋白上的更容易发生酰基化修饰。接下来，作者认为是酰基CoA与蛋白的结合导致赖氨酸的酰基化，因此靠近CoA结合位点的赖氨酸应该比远离CoA结合位点的赖氨酸更有可能发生酰基化。于是作者利用CoA结合蛋白的晶体结构和CoA的构象模型，计算出CoA结合蛋白上每个赖氨酸残基与CoA的距离。对照每个赖氨酸残基的酰基化修饰水平，作者发现与CoA邻近的赖氨酸残基上的酰基化水平显著上升。于是作者提出假设，认为酰基CoA通过占据CoA结合位点，将酰基转移到附近的赖氨酸残基上，而游离的CoA则会抑制这一过程。为了验证这一假设，作者纯化了一个CoA结合蛋白ECHS1，将其与琥珀酰CoA进行孵育后，CoA结合蛋白上的琥珀酰化水平提高，而加入CoA进行共孵育则会抑制琥珀酰化。而在非CoA结合蛋白BSA上则不存在这种抑制效果。说明CoA结合蛋白的酰基化是依赖于CoA结合口袋的。随后作者也通过一系列质谱实验，证明了ECHS1蛋白CoA结合口袋附近的赖氨酸酰基化是由酰基CoA的结合介导的，并且可以被CoA竞争性抑制。基于以上结果，作者最后提出，蛋白质CoA结合位点的邻近酰基化是线粒体中赖氨酸酰基化的主要机制。
本文作者：LCX
责任编辑：TZY
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41598-023-31900-5
文章引用：DOI: 10.1038/s41598-023-31900-5
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