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为探究 SMURF2 是否棕榈酰化及其在脂质合成中的作用，研究人员以 HEK293T 和 3T3-L1 细胞为模型开展研究。结果发现 ZDHHC9 介导 SMURF2 在 3 个半胱氨酸残基处棕榈酰化，促进脂质合成。这为抗肥胖治疗提供了新的潜在靶点。
在生命的微观世界里，蛋白质的调控机制一直是科学家们探索的焦点。蛋白质的泛素化作为一种重要的调节方式，对生物和细胞过程有着深远影响。其中，E3 泛素连接酶家族成员 Smad 泛素化调节因子（SMURF）在维持细胞内蛋白质平衡中扮演着关键角色，尤其是 SMURF2，它通过与 TGF-β 信号通路相互作用，促进泛素依赖的蛋白酶体降解，进而调控蛋白质稳定性。
然而，随着研究的深入，科学家们发现，蛋白质的命运并非仅由泛素化决定。蛋白质的翻译后修饰（PTM）种类繁多，如同给蛋白质穿上了不同的 “外衣”，极大地影响着它们的功能。棕榈酰化作为一种重要的 PTM，近年来逐渐进入人们的视野。它由 DHHC - 棕榈酰转移酶催化，通过在蛋白质的半胱氨酸残基上添加十六碳脂肪酸棕榈酸，实现对蛋白质稳定性、定位、运输等多方面的调控。但在这复杂的调控网络中，SMURFs 是否会被棕榈酰化，以及这种修饰是否参与脂质相关过程，一直是未解之谜。
为了揭开这些谜团，研究人员开展了一项深入的研究。他们的研究成果发表在《Cell Investigation》上，为我们理解蛋白质调控和脂质代谢提供了新的视角。
研究人员运用了多种关键技术方法来开展研究。在细胞实验方面，他们通过构建多种质粒转染 HEK293T 细胞和 3T3 - L1 细胞，运用免疫沉淀、免疫印迹分析等技术检测蛋白质的棕榈酰化、泛素化水平及蛋白质相互作用；利用稳定同位素示踪技术，追踪葡萄糖在细胞代谢过程中的去向，以此探究 SMURF2 和 ZDHHC9 对葡萄糖代谢和脂肪酸合成的影响；通过 Bodipy 染色和 Oil - Red O 染色，直观观察细胞内脂质滴的生成情况。
研究结果
- SMURF2 棕榈酰化活性高于 SMURF1：研究人员通过体外酰基 - 生物素交换（ABE）实验发现，SMURF1 和 SMURF2 都可能以棕榈酰化形式存在。进一步研究发现，SMURF2 的棕榈酰化活性比 SMURF1 更高。同时，用棕榈酰化抑制剂 2 - 溴棕榈酸（2 - Brp）处理细胞后，SMURF2 在膜部分的丰度显著降低，表明 SMURF2 与膜的结合依赖于棕榈酰化。
- 三个半胱氨酸残基对 SMURF2 棕榈酰化至关重要：通过对 Flag - SMURF2 及其截断体的研究，结合 Css - palm 软件分析，确定了半胱氨酸 20、118 和 743 位点是 SMURF2 棕榈酰化的重要位点。对这些位点进行突变后，SMURF2 的棕榈酰化水平明显降低。而且，SMURF2 在这三个位点的突变会促进其泛素化和降解，表明棕榈酰化对维持 SMURF2 的稳定性具有重要作用。
- ZDHHC9 是 SMURF2 棕榈酰化的主要转移酶：在筛选催化 SMURF2 棕榈酰化的转移酶时，研究人员发现 ZDHHC9 和 ZDHHC17 能与 SMURF2 相互作用，但只有 ZDHHC9 的过表达能显著增强 SMURF2 的棕榈酰化。ZDHHC9 的突变体 ZDHHC9 - C169A 则无法激活 SMURF2 的棕榈酰化，而 ZDHHC17 的突变对 SMURF2 棕榈酰化无影响。此外，ZDHHC9 能维持 SMURF2 的稳定性，进一步证明 ZDHHC9 是 SMURF2 棕榈酰化的主要转移酶。
- ZDHHC9 和 SMURF2 过表达增强脂肪细胞葡萄糖氧化：研究人员用 [U - 13C] 葡萄糖追踪 3T3 - L1 分化细胞的代谢过程，发现过表达 ZDHHC9 和 SMURF2 能提高葡萄糖氧化代谢，使丙酮酸、乳酸、丙氨酸等糖酵解代谢物以及柠檬酸、富马酸、苹果酸等三羧酸循环（TCA）中间产物的富集发生变化，表明 ZDHHC9 和 SMURF2 能促进 TCA 循环中的葡萄糖氧化代谢。
- SMURF2 和 ZDHHC9 促进葡萄糖衍生的从头棕榈酸合成和脂质滴形成：通过 [U - 13C] 葡萄糖追踪实验，发现过表达 SMURF2 和 ZDHHC9 能显著增加棕榈酸的富集和葡萄糖贡献的棕榈酸丰度，促进葡萄糖代谢生成棕榈酸，用于从头脂肪酸合成。同时，通过 Bodipy 染色和 Oil - Red O 染色观察到，过表达 SMURF2 和 ZDHHC9 的细胞中脂质滴生成增多，表明它们能促进脂质滴的合成。
研究结论与讨论
这项研究首次证实了 SMURF2 能被棕榈酰化，且这种修饰主要由 ZDHHC9 介导。在脂肪细胞中，ZDHHC9 和 SMURF2 单独作用，以及 ZDHHC9 介导的 SMURF2 棕榈酰化，都能通过增强线粒体葡萄糖氧化，促进葡萄糖衍生的从头棕榈酸合成，最终导致脂肪细胞中脂质滴的产生增加。这一发现揭示了棕榈酰化是 SMURF2 的一种新的翻译后修饰，为理解脂肪生成的调控机制提供了新的思路。
从更广泛的角度来看，该研究具有重要的意义。一方面，它拓展了我们对蛋白质棕榈酰化在调节蛋白质功能方面的认识，加深了对细胞内复杂调控网络的理解。另一方面，由于肥胖与脂质代谢异常密切相关，研究结果提示，调节 ZDHHC9 介导的 SMURF2 信号通路可能成为治疗肥胖及相关疾病的潜在靶点，为未来的药物研发提供了新的方向。不过，目前对于 SMURF2 棕榈酰化的动态调控机制，以及其在体内生理病理过程中的具体作用，仍有待进一步研究。相信随着研究的不断深入，我们将对这一调控机制有更全面、更深入的认识，为健康医学领域带来更多的突破和希望。
