蛋白质磷酸化修饰以及生物信息学研究新进展——翻译摘要

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1、蛋白质磷酸化修饰以及生物信息学研究新进展［摘要］蛋白质磷酸化是最常见、最重要的一种蛋白质翻译后修饰方式，它参与和调控生物体内的许多生命活动。通过蛋白质的磷酸化与去磷酸化，调控信号转导、基因表达、细胞周期等诸多细胞过程。随着蛋白质组学技术的发展和应用，蛋白质磷酸化的研究越来越受到广泛的重视。我们介绍了蛋白质磷酸化修饰的主要类型与功能、磷酸化蛋白质分析样品的富集及制备、磷酸化蛋白的鉴定及磷酸化位点的预测、蛋白分离后磷酸化蛋白的检测，及蛋白质磷酸化的分子机制，并综述了近年来国内外的主要相关研究进展。同时，我们也会介绍一些关于蛋白质磷酸化的生物信息学研究新进展。［Abstract］Ph

2、osphorylationisoneofthemostimportantpost－translationalmodificationsofproteins,whichisrelatedtomanyactivitiesoflife．Byreversibleproteinphosphorylationeukaryotescontrolmanycellularprocessesincludingsignaltransduction,geneexpression,andthecellcycleetc．Asthedevelopmentandapplicationoftheproteomi

3、cs,thestudiesoftheproteinphosphorylationhavebecomemoreimportant．Thisarticlehasintroducedthemaintypesandfunctionsoftheproteinphosphorylation,theenrichmentandpreparationofphosphoproteinsandphosphopeptides,theidentificationofthephosphopeptides,thedeterminationandpredictionofthespecific－phosphor

4、ylation－site,thephosphorelatedmodificationsoftheproteins,andtheprogressonstudiesaboveaswell．Atthesametime,wewillintroduceonproteinphosphorylationBioinformaticsResearchProgress.几乎所有的蛋白质在合成过程中或合成后都要经过某些形式的翻译后修饰，一些不合适的修饰常常与疾病相关，某些特定的翻译后修饰还被作为疾病的生物标志或治疗的靶标。磷酸化是一种广泛的翻译后修饰，同时也是原核和真核生物中最重要的调控修饰形式[1

5、－2]，由于蛋白质氨基酸侧链加入了一个带有强负电的磷酸基团，发生酯化作用，从而改变了蛋白质的构型、活性及与其他分子相互作用的能力，在许多生物学过程，如信号传导、基因表达、细胞分裂等的调控中起着重要作用，异常的蛋白质磷酸化通常与癌症有关。在真核生物中，磷酸化主要发生于丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸等残基；而在细菌中，蛋白质主要通过天冬氨酸、谷氨酸和组氨酸等残基被磷酸化；有些蛋白质在原核生物和真核生物中均可被磷酸化，它们的磷酸化位点通常是精氨酸、赖氨酸和半胱氨酸残基。编码蛋白激酶和磷酸酶的基因约占真核生物基因组的2％～4％（酵母基因组中约有120个激酶基因和40个磷酸酶基因，人类基因组中约

6、有500个激酶基因和100个磷酸酶基因）。人类蛋白质组中含有10万多个潜在的磷酸化位点，大多数磷酸化蛋白含有一个以上的磷酸化位点，并且以不同磷酸化形式的混合物存在，在胞内活性调控中发挥着重要的作用。此外，磷酸化蛋白质是各种磷酸化形式的复合物，而且是动态变化的，所以对磷酸化蛋白质组的定量研究也非常重要。随着磷酸化蛋白质富集手段的发展及用于分析磷酸肽的质谱技术的提高，对磷酸化蛋白质的分析进展迅速。对磷酸化蛋白质组（细胞内所有磷酸化蛋白质的统称）所涉及的磷酸化蛋白种类、磷酸化位点，以及不同条件下各种磷酸化形式的丰度组成的系统研究是目前的热点。1.蛋白质磷酸化的主要类型与功能根据磷酸氨

7、基酸残基的不同，可将磷酸化蛋白质分为4类，即O－磷酸盐、N－磷酸盐、酰基磷酸盐和S－磷酸盐。O－磷酸盐是通过羟基氨基酸的磷酸化形成的，如丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸、羟脯氨酸或羟赖氨酸磷酸化；N－磷酸盐是通过精氨酸、赖氨酸或组氨酸的磷酸化形成的；酰基磷酸盐是通过天冬氨酸或谷氨酸的磷酸化形成的；而S－磷酸盐则通过半胱氨酸磷酸化形成。蛋白质磷酸化具有以下功能：①磷酸化参与酶作用机制，在此过程磷酸化为反应中间产物（多为S－或N－磷酸盐），如在磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶依赖的磷酸转移酶系统（PTR）中的组氨酸