賴氨酸乙?；揎検侵匾牡鞍踪|翻譯后修飾之一，通常指的是乙?；鶊F從乙酰輔酶A（Acetyl-COA）轉移到蛋白質特定的賴氨酸 -氨基上，形成乙?；馁嚢彼?。賴氨酸乙?；ǔＪ艿劫嚢彼嵋阴＾D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、蛋白質穩定性、信號通路等眾多重要的生理功能進行精細的調節與控制。中國科學院水生生物研究所葛峰研究員和趙進東院士團隊前期發現藍細菌中很多蛋白都會發生乙?；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，該酶能夠通過去除底物蛋白的乙?；揎梾⑴c藍細菌的光合作用過程(Plant Physiology, 2020, 184(2):762-776)。由于賴氨酸乙?；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問題，該團隊對模式藍細菌Synechococcus sp. PCC 7002中16個預測的乙酰轉移酶進行系統篩選，通過體內和體外實驗首次鑒定到一個乙酰轉移酶cGNAT2，該基因敲除后導致藍細菌的光合作用受到顯著影響，提示cGNAT2可能通過調控底物蛋白乙?；揎梾⑴c藍細菌的光合作用進程。 

圖1. 藍細菌賴氨酸乙酰轉移酶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，發現該蛋白是一個同源二聚體的結構，由7個 折疊和4個 螺旋結構組成，形成一個管狀口袋，能夠與底物蛋白以及Acetyl-COA結合進而發揮催化作用；通過分子對接進一步確定了cGNAT2與Acetyl-COA之間的結合區域，并結合位點突變與體外酶活性實驗證實了有8個氨基酸殘基是維持酶活性的關鍵位點（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，通過采用乙?；贵w富集和非標記定量乙酰組學技術，系統鑒定到548個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過程中發揮著重要的調控作用（圖3）。 

圖3. cGNAT2調控的內源性靶標蛋白鑒定 

　　進一步的功能實驗發現，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而影響光合作用過程

　　該研究首次在藍細菌中發現了賴氨酸乙酰轉移酶cGNAT2，并闡明了cGNAT2在藍細菌中通過調控底物蛋白的乙?；揎椷M而實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”在線發表于Plant Physiology雜志，博士生賈坤、高級實驗師楊明坤博士為該論文的并列第一作者，葛峰研究員、趙進東院士為共同通訊作者，該研究得到自然科學基金和國家重點研發計劃的資助。文章鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiad509