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许多细胞过程受到调节，以响应细胞的代谢状态。其中一种调节机制涉及赖氨酸乙酰化，这是一种共价修饰，涉及从中央代谢物乙酰辅酶转移乙酰基。
摘要
Nε-赖氨酸乙酰化是一种常见的翻译后修饰。除了一些中心代谢酶和转录因子外，人们对这种翻译后修饰如何调节蛋白质活性知之甚少。在这项工作中，我们研究了赖氨酸乙酰化如何影响翻译大肠杆菌在多种细菌中，核糖体蛋白在保守的赖氨酸残基处高度乙酰化，这表明这种修饰可能调节翻译。为了支持这一假设，我们发现乙酰基供体乙酰磷酸和乙酰辅酶A的加入抑制了翻译，但不抑制转录E、 大肠杆菌无细胞系统。进一步调查使用体内分析表明，乙酰化似乎不会改变翻译延伸率，而是增加了游离的30S和50S核糖体的比例，这是基于已知的促进赖氨酸乙酰化的突变体或生长条件。此外，与完全组装的70S复合物相比，分离的30S和50S核糖体亚基中的核糖体蛋白质乙酰化程度更高。乙酰化的效果也依赖于生长速率，在指数生长后期和稳定期早期，即蛋白质乙酰化程度最高的生长期，亚基的分离最为显著。总之，我们的数据表明赖氨酸乙酰化抑制翻译，很可能是通过干扰亚基结合。这些结果也揭示了一个新的机制耦合翻译到代谢状态的细胞。
重要性许多细胞过程被调节以响应细胞的代谢状态。其中一种调节机制涉及赖氨酸乙酰化，一种共价修饰，涉及乙酰基从中心代谢物乙酰辅酶A或乙酰磷酸转移到蛋白质中的赖氨酸残基。这种翻译后修饰可以调节细菌的某些中心代谢酶和转录因子，但对其对细胞生理学的影响还缺乏全面的认识。在本研究中，赖氨酸乙酰化也被发现抑制翻译大肠杆菌通过阻碍核糖体结合，很可能是通过破坏30S和50S核糖体亚基结合界面上的盐桥。这些结果进一步加深了我们对赖氨酸乙酰化的理解，发现蛋白质合成是一个新的调控目标，并有助于设计用于生物技术应用的细菌，其中生长条件已知可促进赖氨酸乙酰化。
简介
Nε-赖氨酸乙酰化是一种翻译后修饰，在生命的各个领域都有发现，并且在不同的细菌物种中都可以观察到，这种修饰通过共价连接乙酰基到赖氨酸侧链的氨基来中和赖氨酸残基的正电荷。虽然已知一些乙酰化赖氨酸可以改变蛋白质活性，但绝大多数仍然没有特征(4,5)赖氨酸乙酰化的一个未被充分研究的靶点是细菌核糖体，它的蛋白质在不同细菌中的保守位点被持续乙酰化(图1) (6,7)尽管它是乙酰化的共同靶点，但人们对乙酰化对核糖体和翻译的影响知之甚少。
赖氨酸可以通过两种不同的机制进行乙酰化：使用乙酰辅酶A（乙酰辅酶A）作为乙酰供体，通过赖氨酸乙酰转移酶进行酶解，以及使用乙酰磷酸或更罕见的乙酰辅酶A作为供体进行非酶解（8，9）。
在大肠杆菌、淋病奈瑟菌和枯草芽孢杆菌中，大多数乙酰化以非酶方式发生（10–13）。一些乙酰化被赖氨酸脱乙酰酶去除（14–16）。大多数细菌只表达一种或两种赖氨酸脱乙酰酶，它们似乎并不作用于大多数乙酰赖氨酸。因此，大多数赖氨酸乙酰化被认为是不可逆的（17）。
当细胞在过量的碳上生长时，蛋白质主要被乙酰化(7,18,19).通过糖酵解维持流量，E、 大肠杆菌可以通过Pta-AckA途径将多余的碳发酵成醋酸盐，磷酸转乙酰酶（Pta）将乙酰辅酶a和无机磷酸盐转化为乙酰磷酸和游离辅酶a，然后醋酸盐激酶（AckA）将乙酰磷酸和ADP转化为醋酸盐和ATP(20)更多的流量通过这个途径增加细胞内乙酰磷酸的浓度，这与细胞中的非酶乙酰化水平直接相关(10,13).
当细胞进入稳定期时，核糖体经历了几次变化。蛋白质合成速率降低，翻译延伸率也降低(21)70S核糖体的数量减少，可能是由于亚单位的分离或100S核糖体的形成，剩下的70S核糖体变得不那么活跃(22)核糖体群体差异依赖于一种限制性营养素，提示新陈代谢调节核糖体功能；例如，磷有限公司E、 大肠杆菌细胞保持与碳或氮限制相同的生长速度和蛋白质水平E、 大肠杆菌但核糖体较少的细胞(23)为了支持乙酰化调节核糖体活性的机制，最近的研究表明，在固定相乙酰化的积累会降低延伸率(24).
在这项工作中，我们研究了赖氨酸乙酰化对翻译的影响E、 大肠杆菌.使用体外转录/翻译分析，我们发现乙酰基供体抑制翻译，但不抑制转录。为了更好地理解这一机制，我们进行了多体分析，发现在高乙酰化突变体和/或已知促进乙酰化的生长条件下，形成70S复合物的核糖体较少。相反，在这些条件下，我们没有观察到乙酰化对伸长率的影响。这些结果表明赖氨酸乙酰化通过促进核糖体的解离或结合来抑制翻译。
