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张锴教授课题组《Nature Chemical Biology》揭示赖氨酸-2-羟基异丁酰化修饰酶及调控细菌转录的分子机制

发布时间: 2021-12-20  浏览次数: 273

  威尼斯官方入口—welcome生物化学与分子生物学系张锴教授课题组近期在《Nature Chemical Biology》在线发表了题为“TmcA functions as a lysine2-hydroxyisobutyryltransferase to regulatetranscription”的研究论文,揭示了大肠杆菌中TmcA作为赖氨酸-2-羟基异丁酰化(Khib)的修饰酶,介导Khib调节转录,提高细菌抗酸性的分子机制。

  赖氨酸-2-羟基异丁酰化是近年来在真核细胞中报道的一种新的翻译后修饰,参与转录、代谢等重要生命活动。然而其在原核生物中的功能和调节机制尚不十分清楚。张锴课题组在前期的工作中报道了Khib在原核细胞中分布广泛,并表征了其组学特征(Mol Cell Proteomics,2018)。随后发现了CobB是细菌中广谱的赖氨酸-2-羟基异丁酰化去修饰酶,介导Khib调控代谢和细菌生长的分子机制(Science Advances, 2019)。然而Khib在原核生物中的修饰酶及其生物学效应尚不清楚。

  课题组通过筛选实验发现了TmcA过表达引起Khib水平明显上调,随后通过热力学和酶动力学实验表征了TmcA的催化性质,并确定了R502是TmcA催化Khib酶活性的关键位点。在此基础上,采用基于质谱的定量蛋白质组学方法,在大肠杆菌中鉴定了TmcA显著调控的467个Khib位点,生物信息学分析进一步表明这些底物蛋白主要与转录相关,其中抑制细菌转录的类组蛋白H-NS上的K121hib受TmcA调控非常显著。接下来通过分子生物学实验,证明了TmcA对H-NSK121hib调控的特异性,并发现该位点Khib的发生引起H-NS与DNA的解离,从而促进转录。结合微生物学实验,阐明了TmcA作为催化酶介导H-NSK121hib调控转录,促进抗酸基因表达,进而提高细菌耐酸性的分子机制。这项工作发现了TmcA是赖氨酸-2-羟基异丁酰化修饰酶,鉴定了其调控的Khib分子网络,揭示了TmcA介导Khib调控转录和细菌耐酸性的分子机制。这为蛋白质Khib的功能和细菌耐酸性研究提供了新视角。

  我校威尼斯官方入口—welcome董瀚阳博士为该文章第一作者,张锴教授为通讯作者。该工作与威尼斯官方入口—welcome胡德庆教授,汕头大学医学院许丽艳研究员,中国医学科学院放射医学研究所毕常芬博士合作完成,并得到国家自然科学基金和天津医科大学卓越人才计划资助。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41589-021-00906-3

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