推荐一篇发表在Advance Science上的论文，题目为：Identification of Histone Lysine Acetoacetylation as a Dynamic Post-Translational Modification Regulated by HBO1，通讯作者有三位，分别是上海药物研究所的黄河教授，芝加哥大学的赵英明教授，以及成均馆大学的Sangkyu Lee教授。黄河教授和Sangkyu Lee教授均在赵英明教授课题组做过博后，他们主要致力于蛋白质翻译后修饰的发现与调控机制研究。这篇论文首次鉴定到了组蛋白赖氨酸上存在的乙酰乙酰化的翻译后修饰，并受到特定酶的动态调控。
细胞内代谢物对于细胞新陈代谢至关重要，然而代谢物的非代谢功能研究相对较少。最近，大量的代谢物已被报道为蛋白质翻译后修饰（PTMs）的前体和辅因子，这些PTM调节细胞的重要功能。先前的研究表明，短链脂肪酸可以作为赖氨酸酰基化的前体，例如，乙酸产生的乙酰化修饰，酮体分子β-羟基丁酸产生的β-羟基丁酰化（Kbhb）修饰，因此作者提出假设另一个酮体分子乙酰乙酸是否能够作为乙酰乙酰化的前体产生成相应的翻译后修饰。
首先作者不经过特异性抗体富集的方式，直接从人类细胞和大鼠肝脏中提取核心组蛋白，通过HPLC-MS/MS分析，结合蛋白序列比对识别赖氨酸残基上有相应质量变化的肽段（+84.0211 Da）。基于该方法作者鉴定到了几个带有该质量位移的肽段，可能是由乙酰乙酰化（Kacac）修饰引起的。接下来作者合成相应的肽段与内源性肽段进行比对，展示了一致的二级碎片和保留时间，证实了+84.02 Da的质量变化确实归因于Kacac。另外，作者使用同位素标记的乙酰乙酸处理细胞，然后通过质谱鉴定携带同位素标记的Kacac位点，证明了该修饰的前体因子为酮体分子乙酰乙酸。
接下来，作者还制备了表征Kacac的抗体，检测不同物种间的组蛋白Kacac修饰，该抗体具有高特异性，可以明确区分乙酰乙酰化和其他修饰，并且该修饰水平随着乙酰乙酸处理浓度增加而增加。
接下来作者对Kacac调控机制进行研究，经典的乙酰转移酶可以调控各种新发现的酰基修饰，因此作者在HEK293T细胞过表达了p300、GCN5、HBO1、Tip60和MOF以上五种酰基转移酶，其中GCN5和HBO1的过表达导致了Kacac最显著的增加。作者对HBO1与乙酰乙酰CoA进行了分子对接，发现HBO1中的CoA结合口袋与乙酰乙酰CoA有一个非常好的适配。另外，作者还对该修饰的eraser进行研究，已知组蛋白修饰可以通过组蛋白去乙酰化酶（HDACs）家族擦除，因此作者用相应抑制剂处理细胞，观察到了该修饰水平的上调。作者并且通过合成Kacac肽段与不同的HDACs进行体外实验，作者发现只有HDAC3显示出明显的去乙酰乙酰化活性。总之，本文首次报道了乙酰乙酰化修饰，并通过体外生化实验，确定了该修饰的writer和eraser。
本文作者：ZJ
责任编辑：ZJ
原文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202300032
原文引用: https://doi.org/10.1002/advs.202300032
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