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上一期和科研宝子们介绍了最常见的两种修饰磷酸化和乙酰化，本期将带大家了解甲基化和糖基化两种翻译后修饰，每种修饰都参与了绝大部分的细胞生命进程。
甲基化
蛋白质的甲基化修饰涉及到在特定氨基酸残基上添加甲基(-CH₃)。这种修饰不仅可以发生于核内蛋白，如组蛋白，还可以影响胞浆蛋白以及膜蛋白的活性。
修饰类型
单/二/三甲基化
蛋白质甲基化最常见的发生在赖氨酸(Lys)和精氨酸(Arg)，并且可以是单次甲基化、二次甲基化或三次甲基化。对于赖氨酸而言，
单甲基化 (me1)：赖氨酸经赖氨酸转移酶的催化可以单甲基化一次
二甲基化 (me2)：分为不对称二甲基化和对称二甲基化两种情况。
三甲基化 (me3)：最终形态，每个赖氨酸可以附加三个甲基。
精氨酸同样可以被单甲基化或二甲基化(对称或不对称)。
CH3-Li＋与丙酮中的羰基（C=O）甲基化产生叔丁醇的锂盐
组蛋白甲基化
组蛋白的甲基化尤其重要，因为它是表观遗传调控的一部分，影响着基因表达模式。组蛋白H3和H4上的特定赖氨酸残基(K4, K9, K27, K36, K79)的甲基化水平与基因活跃状态紧密关联。
（1）基因表达调控：组蛋白的甲基化状态决定染色质的结构和基因的可接近性，从而影响基因的转录活性。
H3K4me3: 与基因启动子区域相关联，指示积极的转录状态。
H3K27me3: 常出现在基因沉默区域，抑制转录过程。
（2）信号转导：许多信号传导蛋白通过甲基化状态的变化来调节自身的活性或与其他蛋白的互作，从而影响下游信号通路。
STATs蛋白的甲基化可以调控其磷酸化状态和DNA结合能力。
（3）蛋白质稳定性与转运：甲基化能影响蛋白质的亚细胞定位和稳定性。如RanGAP1的甲基化有助于其保持在核孔复合体上，参与核质交换。
（4）代谢调控：酶的甲基化状态会影响其活性和代谢途径。如PEPCK1（磷酸烯醇丙酮酸羧激酶1）的甲基化可以调节糖异生过程。
（5）疾病相关：异常的蛋白质甲基化与多种人类疾病有关，包括神经退行性疾病、心血管疾病和癌症。在阿尔茨海默症中，Tau蛋白的过度甲基化与神经元损伤有关；而组蛋白甲基化模式的异常往往与肿瘤发生发展密切相关。
实例：
（1）组蛋白H3的K4位点三甲基化 (H3K4me3)：这是一种与基因活化密切相关的甲基化修饰，常见于启动子区域。该修饰通过吸引特定的阅读器蛋白，如Chd1和Bromo域蛋白家族成员，增强转录起始复合物的组装，促进基因表达。
（2）统计转录激活因子STATs的甲基化：统计转导和激活因子(STATs)是一类重要的信号转导蛋白，参与多种细胞过程。例如，STAT3的S727位点磷酸化后的甲基化能够提高其DNA结合能力和转录激活能力，这对于响应细胞因子刺激至关重要。
（3）Tau蛋白的甲基化：在阿尔茨海默症中，微管相关蛋白tau的过度磷酸化和甲基化导致其聚集形成神经纤维缠结(NFTs)，破坏了神经元内部结构和功能，是疾病进展的一个重要标志。
糖基化
糖基化是将一个或多个糖分子（寡糖或聚糖）共价连接到蛋白质上。糖基化在生物学中同样占据核心地位，不仅影响蛋白质的结构和功能，还在细胞识别、信号传导、发育过程、免疫系统功能乃至疾病发生发展中起到至关重要的作用。
糖基化类型
（1）N-链糖基化：
发生在天冬酰胺(Asn)残基旁的序列Asn-X-Ser/Thr(X≠Pro)中，其中X代表任何氨基酸除了脯氨酸。N-链接寡糖链通常较为复杂，包含多个糖单位，如葡萄糖、甘露糖和N-乙酰葡萄糖胺。
（2）O-链糖基化：
主要发生在丝氨酸(Ser)或苏氨酸(Thr)残基上，有时也出现在酪氨酸(Tyr)上。O-链接寡糖链一般较简单且更短，主要由N-乙酰半乳糖胺组成。
（3）C-链糖基化：
较少见，主要发生在一些激素和生长因子中，特别是前列腺素D合酶上。
C-链接糖基化直接连接到蛋白质链末端的半胱氨酸(Cys)残基上。
糖基化在绝大多数的细胞生命进程中发挥作用，例如：
（1）蛋白质折叠与稳定性：N-链糖基化有助于蛋白质在内质网内的正确折叠和稳定性，防止异常蛋白质的积累。
（2）蛋白质运输与定位：糖基化可以指导蛋白质向特定细胞器的运输，如分泌型蛋白质通过高尔基体的糖基化修饰被定向到细胞外空间。
（3）细胞表面识别与黏附：细胞表面蛋白的糖基化形成了糖萼，参与细胞间的识别和黏附过程，对免疫系统识别外来病原体和自身细胞具有重要意义。
（4）信号传导与细胞增殖：许多生长因子和激素的受体需要适当的糖基化状态才能保持活性，影响信号通路的激活和细胞周期的调控。
（5）疾病与病理状态：在许多疾病如癌症、自身免疫性疾病和感染中，异常的糖基化模式与疾病进展密切相关，可能成为潜在的生物标志物或治疗靶点。
实例：
（1）凝血因子Ⅷ：一种依赖于N-链糖基化的大分子蛋白，它的适当糖基化状态对于血液凝固过程至关重要。
（2）T细胞受体：T细胞受体的糖基化对其识别抗原的能力有直接影响，是免疫系统功能的关键。
（3）癌胚抗原(CEA)：CEA的异常糖基化在结直肠癌和其他癌症患者中普遍存在，可用于肿瘤标志物检测。
下一期将带科研宝子们了解脂质化和硝基化这两种修饰，敬请期待吧！
