蛋白翻译后修饰(Post-translation modification, PTM)指的是对翻译后的蛋白质进行共价加工的过程。
通过在氨基酸残基上添加修饰基团,改变蛋白质的理化性质,从而影响其功能。目前已经发现的蛋白翻译后修饰有400多种,其中备受关注的修饰类型包括磷酸化,乙酰化,泛素化及糖基化等。
蛋白质发生翻译后修饰时其分子质量会发生相应的改变,通过质谱能够精确测定蛋白质或多肽的分子质量。且翻译后修饰的蛋白质含量低且动态范围广,需要对发生修饰的蛋白质或肽段进行富集,再进行质谱鉴定。蛋白定量技术和多种修饰富集技术相结合,可对样本中翻译后修饰蛋白进行相对定量,筛选差异修饰位点和差异修饰蛋白。
磷酸化是最常见的PTM之一,它发生在磷酰基从三磷酸腺苷(ATP)或三磷酸鸟苷(GTP)转移到主要丝氨酸(6.4 %)、苏氨酸(11.8 %和酪氨酸(1.8 %)时通过形成磷酸酯键的残基。然而,也有许多研究观察到组氨酸、天冬氨酸和精氨酸的磷酸化。基因测序表明,对于蛋白质的真核基因代码2-3%激酶。激酶是介导磷酸化的酶,其中人类有500个激酶编码基因,其释放正磷酸盐和由被称为磷酸酶催化。磷酸化在多种细胞过程中发挥作用,包括蛋白质合成、蛋白质降解、细胞间/细胞内信号传导、转录和翻译调节、细胞存活、细胞凋亡、代谢、体内平衡和分化等。磷酸化是一种重要的可逆修饰,因为它通常充当生物过程的开关,并且估计在某些时候会修饰真核细胞中所有表达蛋白的30%。蛋白质的异常磷酸化状态与蛋白质功能缺陷有关。