賴氨酸乙?；揎検侵匾牡鞍踪|(zhì)翻譯后修飾之一，通常指的是乙?；鶊F(tuán)從乙酰輔酶A（Acetyl-COA）轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)特定的賴氨酸 -氨基上，形成乙?；馁嚢彼?。賴氨酸乙?；ǔＪ艿劫嚢彼嵋阴＾D(zhuǎn)移酶和去乙?；傅恼{(diào)控，從而改變蛋白的結(jié)構(gòu)與功能，對(duì)細(xì)胞代謝、轉(zhuǎn)錄活性、蛋白質(zhì)穩(wěn)定性、信號(hào)通路等眾多重要的生理功能進(jìn)行精細(xì)的調(diào)節(jié)與控制。中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所葛峰研究員和趙進(jìn)東院士團(tuán)隊(duì)前期發(fā)現(xiàn)藍(lán)細(xì)菌中很多蛋白都會(huì)發(fā)生乙?；揎棧渲泄夂舷到y(tǒng)II蛋白PsbO的乙?；揎椏梢载?fù)調(diào)控光合放氧(Molecular & Cellular Proteomics, 2017, 16(7):1297-1311)；藍(lán)細(xì)菌中的乙?；揎検艿饺ヒ阴；?span style="line-height: 150%">CddA的調(diào)控，該酶能夠通過(guò)去除底物蛋白的乙酰化修飾參與藍(lán)細(xì)菌的光合作用過(guò)程(Plant Physiology, 2020, 184(2):762-776)。由于賴氨酸乙?；揎検强赡娴?，那么，藍(lán)細(xì)菌中是否存在乙酰轉(zhuǎn)移酶？ 

　　為回答這一重要科學(xué)問(wèn)題，該團(tuán)隊(duì)對(duì)模式藍(lán)細(xì)菌Synechococcus sp. PCC 7002中16個(gè)預(yù)測(cè)的乙酰轉(zhuǎn)移酶進(jìn)行系統(tǒng)篩選，通過(guò)體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)首次鑒定到一個(gè)乙酰轉(zhuǎn)移酶cGNAT2，該基因敲除后導(dǎo)致藍(lán)細(xì)菌的光合作用受到顯著影響，提示cGNAT2可能通過(guò)調(diào)控底物蛋白乙酰化修飾參與藍(lán)細(xì)菌的光合作用進(jìn)程。 

圖1. 藍(lán)細(xì)菌賴氨酸乙酰轉(zhuǎn)移酶cGNAT2的功能研究

　　為了闡明cGNAT2潛在的催化機(jī)制，該團(tuán)隊(duì)利用AlphaFold2預(yù)測(cè)了cGNAT2的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)該蛋白是一個(gè)同源二聚體的結(jié)構(gòu)，由7個(gè) 折疊和4個(gè) 螺旋結(jié)構(gòu)組成，形成一個(gè)管狀口袋，能夠與底物蛋白以及Acetyl-COA結(jié)合進(jìn)而發(fā)揮催化作用；通過(guò)分子對(duì)接進(jìn)一步確定了cGNAT2與Acetyl-COA之間的結(jié)合區(qū)域，并結(jié)合位點(diǎn)突變與體外酶活性實(shí)驗(yàn)證實(shí)了有8個(gè)氨基酸殘基是維持酶活性的關(guān)鍵位點(diǎn)（圖2）。 

圖2. cGNAT2的結(jié)構(gòu)與催化活性

　　為了揭示cGNAT2的分子作用機(jī)制，通過(guò)采用乙?；贵w富集和非標(biāo)記定量乙酰組學(xué)技術(shù)，系統(tǒng)鑒定到548個(gè)cGNAT2調(diào)控的內(nèi)源性靶標(biāo)修飾蛋白，這些蛋白廣泛分布于光合作用以及能量代謝通路中，表明cGNAT2調(diào)控的乙?；揎椩诠夂舷到y(tǒng)以及能量代謝等生物學(xué)過(guò)程中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用（圖3）。 

圖3. cGNAT2調(diào)控的內(nèi)源性靶標(biāo)蛋白鑒定 

　　進(jìn)一步的功能實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在光合作用通路中NdhJ（NDH脫氫酶亞基J）是cGNAT2的靶標(biāo)底物，cGNAT2能夠在體內(nèi)和體外催化NdhJ的第89位乙?；揎?，進(jìn)而調(diào)控NdhJ的酶活性，并影響光合電子傳遞（圖4）。 

圖4. cGNAT2調(diào)控NdhJ蛋白的乙?；揎椷M(jìn)而影響光合作用過(guò)程

　　該研究首次在藍(lán)細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)了賴氨酸乙酰轉(zhuǎn)移酶cGNAT2，并闡明了cGNAT2在藍(lán)細(xì)菌中通過(guò)調(diào)控底物蛋白的乙?；揎椷M(jìn)而實(shí)現(xiàn)其功能的分子機(jī)制（圖5），對(duì)理解蛋白翻譯后修飾在光合作用過(guò)程中的調(diào)控機(jī)理具有重要意義。 

圖5. cGNAT2在藍(lán)細(xì)菌中調(diào)控生長(zhǎng)和光合作用的分子機(jī)制模型

　　該研究成果“Deciphering structure, function, and mechanism of lysine acetyltransferase cGNAT2 in cyanobacteria”在線發(fā)表于Plant Physiology雜志，博士生賈坤、高級(jí)實(shí)驗(yàn)師楊明坤博士為該論文的并列第一作者，葛峰研究員、趙進(jìn)東院士為共同通訊作者，該研究得到自然科學(xué)基金和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的資助。文章鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiad509