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乙酰化作为一种广泛存在、功能重要的可逆的蛋白质翻译后修饰,近年来受到广泛的关注和研究。蛋白质乙酰化水平的变化与多种疾病的发生相关,如肿瘤、神经退行性疾病、糖尿病等,蛋白质的乙酰化还与DNA的转录、体内各通路的调节、生物体的衰老等有密切关系。 由于蛋白质的乙酰化是一个动态的过程,而现有的研究均是对某个时间点或者至多几个时间点的快照式的测定,并且由于质谱分析灵敏度的限制,所以目前已发现的乙酰化蛋白质可能只占实际存在的乙酰化蛋白中的一小部分,即便如此,已发现的乙酰化蛋白质的数量也已经非常庞大。而与广泛的动态蛋白质乙酰化事件所对应的只有极少数量的非组蛋去乙酰化酶,例如在大肠杆菌只有唯一一种已知的蛋白质去乙酰化酶-CobB。另外,在大肠杆菌中CobB并非一个必需基因,在前期实验中,我们还发现 CobB的敲除并不影响大肠杆菌的整体乙酰化水平。因此,我们推测尚存在一定数量的蛋白质去乙酰化酶有待发现,即使在大肠杆菌中亦是如此。 蛋白质和酶由开放阅读框编码,传统寻找新酶的方法主要是通过序列信息比对,寻找同源序列来进行研究。这种基于序列信息的方法有一定的局限性,特别是当一级序列差异较大的情况下,如丝氨酸、苏氨酸蛋白酶,蛋白质乙酰基转移酶等。之前由于缺乏有效技术手段,很难发现这种功能类似但序列差异较大的酶,如蛋白质去乙酰化酶。 本研究建立了一种新型的蛋白质去乙酰化酶的发现方法“Clip-Chip”。本研究基于高通量的大肠杆菌芯片(包含4256个大肠杆菌蛋白),并在此基础上建立了“Clip-Chip”这一个简便,快捷,较为实用的新酶发现策略。基于此方法,本研究鉴定出了一种新型的蛋白质去乙酰化酶YcgC。体外蛋白质印迹实验结果表明YcgC能使一种 DNA转录调节因子蛋白 YcdC去掉乙酰化,我们进一步通过质谱鉴定对比发现YcdC蛋白的52位、62位的赖氨酸乙酰化位点在去乙酰化反应过程中被去掉乙酰化。本研究还通过基因敲入的方法在大肠杆菌 YcdC基因的C末端添加了一段3X FLAG作为诱饵靶标将Flag-Tagged YcdC从蛋白全裂解液里垂钓出来进行体内的去乙酰化验证,结果表明YcgC在体内也能将YcdC去掉乙酰化。 在功能研究方面,YcdC作为一种DNA转录调节因子蛋白,控制着Gad system基因转录的调节。我们通过实时荧光定量PCR发现当YcdC乙酰化水平降低后,其所控制的下游基因Gad转录水平下降,结果暗示可能是由于当YcdC去掉乙酰化后,其蛋白与DNA结合能力增强,从而抑制了下游Gad system基因转录。 综上所述,本研究基于高通量的大肠杆菌蛋白质芯片,建立了一套全新的发现新酶的研究方法“Clip-Chip”,基于这个方法我们发现了一个新型的去乙酰化酶YcgC,并通过体内外验证了其酶活性。结果显示,本研究发明的“Clip-Chip”方法可以作为一种简便、高通量、灵活性强的方法应用到新酶的发现研究之中。