Cell:α-乙酰化修饰蛋白代谢调控促进细胞生存

上一篇 / 下一篇  2011-08-26 21:18:57

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来自美国哈佛医学院,贝斯以色列女执事医疗中心(Beth Israel Deaconess Medical Center,BIDMC),新加坡南洋理工大学等处的研究人员通过系列实验,发现了N末端α-乙酰化修饰蛋白对于细胞生存的关键作用,为进一步深入了解细胞凋亡提供了重要信息。这一研究成果公布在《细胞》(Cell)杂志上。

文章的通讯作者是哈佛医学院袁钧英教授,袁钧英教授是著名的华裔科学家。她一直从事细胞死亡的相关研究,2005年发现了一种细胞非调亡性的程序性死亡,英文称为necroptosis,是国际权威之一。她还获得了美国卫生研究所(NIH)颁发了的NIH主任先驱奖(Director's Pioneer Award)。2000年起任哈佛大学医学院终生教授,2004年被复旦大学国家重点实验室管理委员会批准为遗传工程国家重点实验室海外客座教授。

N-末端乙酰化修饰是在真核生物中广泛存在的修饰形式,其中N末端α-乙酰化(N-alpha-acetylation)通常是翻译中同时发生的,一般发生在新生肽链大约40个残基长的时候。这种修饰形式普遍存在,比如一些细菌细胞中大约80%的可溶蛋白是N端α-乙酰化修饰的。

之前的研究证明N末端α-乙酰化修饰蛋白与细胞对凋亡信号的敏感性密切相关,在这篇文章中,研究人员通过生化实验分析蛋白乙酰化状态,证明了蛋白N末端α-乙酰化受到乙酰辅酶A(acetyl-CoA)的调控——乙酰辅酶A是乙酰基的活化形式,参与各种乙酰化反应,也是糖类、脂肪、氨基酸氧化时的重要中间产物。

研究人员还提出,由于Bcl-xL是一种著名的影响线粒体代谢的抗凋亡蛋白,因此他们认为这一因子可能在末端α-乙酰化修饰蛋白与凋亡之间搭建了桥梁。研究人员通过一系列实验证明了这一点,从而提出N末端α-乙酰化修饰蛋白的代谢调控可以促进细胞生存。

袁钧英教授研究组获得了多项细胞凋亡的研究成果,去年还与国内的研究人员共同发现了一种新的具有葡萄糖浓度依赖的促胰岛素分泌的小分子化合物,这不仅揭示了胰岛素分泌调控的新机制,而且提出了一种可能作为新型促胰岛素分泌剂的先导化合物。

这项研究是由她与生化与细胞所吴家睿研究组以及上海有机所马大为研究组共同合作完成的。

PMC:
PMID:

Metabolic Regulation of Protein N-Alpha-Acetylation by Bcl-xL Promotes Cell Survival

Caroline H. Yi, Heling Pan, Jan Seebacher, Il-Ho Jang, Sven G. Hyberts, Gregory J. Heffron, Matthew G. Vander Heiden, Renliang Yang, Fupeng Li, Jason W. Locasale, Hadar Sharfi, Bo Zhai, Ricard Rodriguez-Mias, Harry Luithardt, Lewis C. Cantley, George Q. Daley John M. Asara, Steven P. Gygi, Gerhard Wagner, Chuan-Fa Liu and Junying Yuan

Previous experiments suggest a connection between the N-alpha-acetylation of proteins and sensitivity of cells to apoptotic signals. Here, we describe a biochemical assay to detect the acetylation status of proteins and demonstrate that protein N-alpha-acetylation is regulated by the availability of acetyl-CoA. Because the antiapoptotic protein Bcl-xL is known to influence mitochondrial metabolism, we reasoned that Bcl-xL may provide a link between protein N-alpha-acetylation and apoptosis. Indeed, Bcl-xL overexpression leads to a reduction in levels of acetyl-CoA and N-alpha-acetylated proteins in the cell. This effect is independent of Bax and Bak, the known binding partners of Bcl-xL. Increasing cellular levels of acetyl-CoA by addition of acetate or citrate restores protein N-alpha-acetylation in Bcl-xL-expressing cells and confers sensitivity to apoptotic stimuli. We propose that acetyl-CoA serves as a signaling molecule that couples apoptotic sensitivity to metabolism by regulating protein N-alpha-acetylation.


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