賴(lài)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從乙酰輔酶A（Acetyl-COA）轉移到蛋白質(zhì)特定的賴(lài)氨酸 -氨基上，形成乙?；馁?lài)氨酸。賴(lài)氨酸乙?；ǔＪ艿劫?lài)氨酸乙酰轉移酶和去乙?；傅恼{控，從而改變蛋白的結構與功能，對細胞代謝、轉錄活性、蛋白質(zhì)穩定性、信號通路等眾多重要的生理功能進(jìn)行精細的調節與控制。中國科學(xué)院水生生物研究所葛峰研究員和趙進(jìn)東院士團隊前期發(fā)現藍細菌中很多蛋白都會(huì )發(fā)生乙?；揎?，其中光合系統II蛋白PsbO的乙?；揎椏梢载撜{控光合放氧(Molecular & Cellular Proteomics, 2017, 16(7):1297-1311)；藍細菌中的乙?；揎検艿饺ヒ阴；?span style="line-height: 150%">CddA的調控，該酶能夠通過(guò)去除底物蛋白的乙?；揎梾⑴c藍細菌的光合作用過(guò)程(Plant Physiology, 2020, 184(2):762-776)。由于賴(lài)氨酸乙?；揎検强赡娴?，那么，藍細菌中是否存在乙酰轉移酶？ 

　　為回答這一重要科學(xué)問(wèn)題，該團隊對模式藍細菌Synechococcus sp. PCC 7002中16個(gè)預測的乙酰轉移酶進(jìn)行系統篩選，通過(guò)體內和體外實(shí)驗首次鑒定到一個(gè)乙酰轉移酶cGNAT2，該基因敲除后導致藍細菌的光合作用受到顯著(zhù)影響，提示cGNAT2可能通過(guò)調控底物蛋白乙?；揎梾⑴c藍細菌的光合作用進(jìn)程。 

圖1. 藍細菌賴(lài)氨酸乙酰轉移酶cGNAT2的功能研究

　　為了闡明cGNAT2潛在的催化機制，該團隊利用AlphaFold2預測了cGNAT2的結構，發(fā)現該蛋白是一個(gè)同源二聚體的結構，由7個(gè) 折疊和4個(gè) 螺旋結構組成，形成一個(gè)管狀口袋，能夠與底物蛋白以及Acetyl-COA結合進(jìn)而發(fā)揮催化作用；通過(guò)分子對接進(jìn)一步確定了cGNAT2與Acetyl-COA之間的結合區域，并結合位點(diǎn)突變與體外酶活性實(shí)驗證實(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的結構與催化活性

　　為了揭示cGNAT2的分子作用機制，通過(guò)采用乙?；贵w富集和非標記定量乙酰組學(xué)技術(shù)，系統鑒定到548個(gè)cGNAT2調控的內源性靶標修飾蛋白，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調控的乙?；揎椩诠夂舷到y以及能量代謝等生物學(xué)過(guò)程中發(fā)揮著(zhù)重要的調控作用（圖3）。 

圖3. cGNAT2調控的內源性靶標蛋白鑒定 

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

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

　　該研究首次在藍細菌中發(fā)現了賴(lài)氨酸乙酰轉移酶cGNAT2，并闡明了cGNAT2在藍細菌中通過(guò)調控底物蛋白的乙?；揎椷M(jìn)而實(shí)現其功能的分子機制（圖5），對理解蛋白翻譯后修飾在光合作用過(guò)程中的調控機理具有重要意義。 

圖5. cGNAT2在藍細菌中調控生長(cháng)和光合作用的分子機制模型

　　該研究成果“Deciphering structure, function, and mechanism of lysine acetyltransferase cGNAT2 in cyanobacteria”在線(xiàn)發(fā)表于Plant Physiology雜志，博士生賈坤、高級實(shí)驗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)基金和國家重點(diǎn)研發(fā)計劃的資助。文章鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiad509