在真核细胞中，蛋白质翻译后修饰——包括磷酸化、乙酰化、巴豆酰化、泛素化、乳酸化、N-糖基化、琥珀酰化、丙二酰化和β-羟基丁酰化等——在调控发育、代谢及疾病等多种生理过程中扮演着不可或缺的角色。随着乳酸化修饰研究的热度不断攀升，其他较少被探索的修饰类型也逐渐受到关注。相较于竞争激烈的乳酸化领域，选择一个目前研究尚浅但同样重要的修饰类型，如巴豆酰化，可能为科研工作者提供更具潜力的研究方向，在国家自然科学基金的竞争中脱颖而出。今天，我们将深入探讨巴豆酰化这一新兴领域的魅力与前景。
1、什么是巴豆酰化？
巴豆酰化修饰（Crotonylation）是在2011年被首次发现的，是一种特定类型的蛋白质翻译后修饰，指的是在蛋白质的赖氨酸残基上共价结合一个巴豆酰基团（crotonyl group, 化学式为C4H7O2或CH3CH=CH-COO-）。这个修饰过程是通过将巴豆酰辅酶A（crotonyl-CoA）上的巴豆酰基转移至赖氨酸ε-氨基上来实现的。
这种修饰最初是在组蛋白中被发现，并且与基因表达调控密切相关。巴豆酰化可以改变染色质结构，通常与活跃的转录状态相关联，因为它能够促进转录因子和其他辅助因子对DNA的访问。巴豆酰化修饰不仅限于组蛋白，在非组蛋白上的发生也逐渐被报道，暗示其可能参与更广泛的细胞功能调控。
2、巴豆酰化功能是什么？
巴豆酰化修饰作为一种新兴的翻译后修饰，主要在以下几个方面发挥功能：
（1）基因表达调控：
ⅰ.巴豆酰化通常与活跃的转录状态相关联。它可以通过改变染色质结构，使得DNA更加开放，从而促进转录机器对启动子和增强子区域的访问，进而激活基因表达。
ⅱ.研究表明，组蛋白上的巴豆酰化可以招募特定的转录因子或辅助因子，这些因子能够进一步促进RNA聚合酶II等转录设备的工作，提高目标基因的转录效率。
（2）代谢调节：
ⅰ.由于巴豆酰辅酶A（crotonyl-CoA）是脂肪酸β-氧化过程中的一个中间产物，因此巴豆酰化水平可能会受到细胞内能量状态的影响，并反过来影响细胞代谢活动。
ⅱ.例如，在某些情况下，巴豆酰化可能与酮体生成、糖酵解以及其他代谢途径有关，这暗示了它在代谢适应性和稳态维持中的潜在角色。
（3）应激响应：
ⅰ.在面对外界刺激或内部变化时，如营养缺乏、氧化应激或其他形式的压力条件下，巴豆酰化修饰可能参与细胞对抗压力的反应机制。
ⅱ.它可以帮助细胞调整其蛋白质组以应对不利条件，确保生存和恢复。
（4）疾病关联：
ⅰ.已有研究发现，异常的巴豆酰化模式与多种人类疾病有关，包括癌症、神经退行性疾病以及心血管疾病等。
ⅱ.这种修饰的变化可能是疾病发展的标志之一，也可能作为治疗干预的新靶点。
（5）跨学科作用：
除了上述提到的功能外，巴豆酰化还可能与其他类型的翻译后修饰（如乙酰化、琥珀酰化等）存在交互作用，形成复杂的表观遗传网络，共同调控各种生物学过程。
3、巴豆酰化修饰的过程
巴豆酰化修饰的过程涉及特定的供体分子和酶，这些元素共同作用以实现蛋白质赖氨酸残基上的巴豆酰基团添加或移除。以下是关于巴豆酰化修饰过程中供体和酶的详细说明：
（1）巴豆酰化修饰的供体
巴豆酰辅酶A (Crotonyl-CoA)：这是巴豆酰化修饰的主要供体。巴豆酰辅酶A是一种代谢中间产物，特别是在脂肪酸β-氧化过程中生成。它由短链脂肪酸通过一系列生化反应合成，最终在巴豆酰化过程中作为巴豆酰基团（C4H7O2）的供体。
（2）参与巴豆酰化修饰的酶
ⅰ.写入酶（Writer Enzymes）
潜在的巴豆酰转移酶：尽管具体的巴豆酰转移酶尚未完全明确，但研究指出某些赖氨酸乙酰转移酶（KATs, lysine acetyltransferases），如GCN5、PCAF等，可能具有巴豆酰化的能力。这些酶通常催化组蛋白或其他蛋白质上赖氨酸残基的乙酰化，但在特定条件下也可能进行巴豆酰化。此外，也有研究表明其他类型的酰基转移酶可能参与此过程。
ⅱ.擦除酶（Eraser Enzymes）
去巴豆酰化酶：目前对于专门负责去除巴豆酰基团的酶知之甚少。理论上讲，这类酶应该能够特异性地识别并移除巴豆酰基团，类似于去乙酰化酶对乙酰化修饰的作用。HDACs（组蛋白去乙酰化酶）家族成员可能是候选者之一，但具体哪些成员参与了巴豆酰化的擦除还需要进一步的研究来确认。
ⅲ.读取蛋白（Reader Proteins）
YEATS结构域含有蛋白：这类蛋白已被证明可以识别组蛋白上的巴豆酰化标记，并与之结合。它们在解读巴豆酰化信号中扮演重要角色，影响染色质结构和基因表达模式。
1、什么是巴豆酰化？
巴豆酰化修饰（Crotonylation）是在2011年被首次发现的，是一种特定类型的蛋白质翻译后修饰，指的是在蛋白质的赖氨酸残基上共价结合一个巴豆酰基团（crotonyl group, 化学式为C4H7O2或CH3CH=CH-COO-）。这个修饰过程是通过将巴豆酰辅酶A（crotonyl-CoA）上的巴豆酰基转移至赖氨酸ε-氨基上来实现的。
这种修饰最初是在组蛋白中被发现，并且与基因表达调控密切相关。巴豆酰化可以改变染色质结构，通常与活跃的转录状态相关联，因为它能够促进转录因子和其他辅助因子对DNA的访问。巴豆酰化修饰不仅限于组蛋白，在非组蛋白上的发生也逐渐被报道，暗示其可能参与更广泛的细胞功能调控。
2、巴豆酰化功能是什么？
巴豆酰化修饰作为一种新兴的翻译后修饰，主要在以下几个方面发挥功能：
（1）基因表达调控：
ⅰ.巴豆酰化通常与活跃的转录状态相关联。它可以通过改变染色质结构，使得DNA更加开放，从而促进转录机器对启动子和增强子区域的访问，进而激活基因表达。
ⅱ.研究表明，组蛋白上的巴豆酰化可以招募特定的转录因子或辅助因子，这些因子能够进一步促进RNA聚合酶II等转录设备的工作，提高目标基因的转录效率。
（2）代谢调节：
ⅰ.由于巴豆酰辅酶A（crotonyl-CoA）是脂肪酸β-氧化过程中的一个中间产物，因此巴豆酰化水平可能会受到细胞内能量状态的影响，并反过来影响细胞代谢活动。
ⅱ.例如，在某些情况下，巴豆酰化可能与酮体生成、糖酵解以及其他代谢途径有关，这暗示了它在代谢适应性和稳态维持中的潜在角色。
（3）应激响应：
ⅰ.在面对外界刺激或内部变化时，如营养缺乏、氧化应激或其他形式的压力条件下，巴豆酰化修饰可能参与细胞对抗压力的反应机制。
ⅱ.它可以帮助细胞调整其蛋白质组以应对不利条件，确保生存和恢复。
（4）疾病关联：
ⅰ.已有研究发现，异常的巴豆酰化模式与多种人类疾病有关，包括癌症、神经退行性疾病以及心血管疾病等。
ⅱ.这种修饰的变化可能是疾病发展的标志之一，也可能作为治疗干预的新靶点。
（5）跨学科作用：
除了上述提到的功能外，巴豆酰化还可能与其他类型的翻译后修饰（如乙酰化、琥珀酰化等）存在交互作用，形成复杂的表观遗传网络，共同调控各种生物学过程。
3、巴豆酰化修饰的过程
巴豆酰化修饰的过程涉及特定的供体分子和酶，这些元素共同作用以实现蛋白质赖氨酸残基上的巴豆酰基团添加或移除。以下是关于巴豆酰化修饰过程中供体和酶的详细说明：
（1）巴豆酰化修饰的供体
巴豆酰辅酶A (Crotonyl-CoA)：这是巴豆酰化修饰的主要供体。巴豆酰辅酶A是一种代谢中间产物，特别是在脂肪酸β-氧化过程中生成。它由短链脂肪酸通过一系列生化反应合成，最终在巴豆酰化过程中作为巴豆酰基团（C4H7O2）的供体。
（2）参与巴豆酰化修饰的酶
ⅰ.写入酶（Writer Enzymes）
潜在的巴豆酰转移酶：尽管具体的巴豆酰转移酶尚未完全明确，但研究指出某些赖氨酸乙酰转移酶（KATs, lysine acetyltransferases），如GCN5、PCAF等，可能具有巴豆酰化的能力。这些酶通常催化组蛋白或其他蛋白质上赖氨酸残基的乙酰化，但在特定条件下也可能进行巴豆酰化。此外，也有研究表明其他类型的酰基转移酶可能参与此过程。
ⅱ.擦除酶（Eraser Enzymes）
去巴豆酰化酶：目前对于专门负责去除巴豆酰基团的酶知之甚少。理论上讲，这类酶应该能够特异性地识别并移除巴豆酰基团，类似于去乙酰化酶对乙酰化修饰的作用。HDACs（组蛋白去乙酰化酶）家族成员可能是候选者之一，但具体哪些成员参与了巴豆酰化的擦除还需要进一步的研究来确认。
ⅲ.读取蛋白（Reader Proteins）
YEATS结构域含有蛋白：这类蛋白已被证明可以识别组蛋白上的巴豆酰化标记，并与之结合。它们在解读巴豆酰化信号中扮演重要角色，影响染色质结构和基因表达模式。
