翻译后修饰

翻译后修饰（英语：Post-translational modification，缩写PTM；又称后翻译修饰）是指蛋白质在翻译后的化学修饰。对于大部分的蛋白质来说，这是蛋白质生物合成的较后步骤。PTM是细胞信号传导中的重要组成部分。

胰岛素的翻译后修饰之过程图

蛋白质，或是多肽，是多条或一条氨基酸的链。当合成蛋白质时，20种不同的氨基酸会合并成为蛋白质。氨基酸的转译后修饰会附在蛋白质其他的生物化学官能团（如醋酸盐、磷酸盐、不同的脂类及碳水化合物）、改变氨基酸的化学性质，或是造成结构的改变（如建立双硫键），来扩阔蛋白质的功能。

再者，酶可以从蛋白质的N末端移除氨基酸，或从中间将肽链剪开。举例来说，胰岛素是肽的激素，它会在建立双硫键后被剪开两次，并在链的中间移走多肽前体，而形成的蛋白质包含了两条以双硫键连接的多肽链。

其他修饰，就像磷酸化，是控制蛋白质活动机制的一部分。蛋白质活动可以是令酶活性化或钝化。

加入官能团

翻译后修饰包括以下加入官能团的反应：

• 乙酰化——通常于蛋白质的N末端加入乙酰。
• 烷基化——加入如甲基或乙基等烷基。
  • 甲基化——烷基化中常见的一种，在赖氨酸、精氨酸等的侧链氨基上加入甲基。
• 生物素化——用生物素附加物令保存的赖氨酸酰化。
• 谷氨酸化——在谷氨酸与导管素及其他蛋白质之间建立共价键。
• 甘氨酸化——在一个至超过40种甘氨酸与导管素的C末端建立共价键。
• 糖化——将糖基加入天冬酰胺、羟离氨酸、丝氨酸或苏氨酸，形成糖蛋白。
• 异戊二烯化——加入如法呢醇及四异戊二烯等异戊二烯。
• 硫辛酸化——附着硫辛酸的功能性。
• 磷酸泛酰巯基乙氨基化——像在脂肪酸、聚酮、非核糖组肽链及亮氨酸的生物合成中，从乙酰辅酶A加入4'磷酸泛酰巯基乙氨基。
• 磷酸化——加入磷酸根至丝氨酸、酪氨酸、苏氨酸或组氨酸。
• 硫酸化——将硫酸根加入至酪氨酸。
• 硒化
• C末端酰胺化

加入其他蛋白质或肽

• 干扰素激活基因化——与干扰素激活基因15（ISG15）蛋白质建立共价键。
• 小泛素相关修饰化——与小泛素相关修饰子蛋白建立共价键。
• 泛素化——与泛素建立共价键。

改变氨基酸的化学性质

• 瓜氨化——将精氨酸转为瓜氨酸。
• 脱氨化——将谷氨酰胺转为谷氨酸或将天冬酰胺转为天冬氨酸。

结构改变

• 双硫键——与两个半胱氨酸的氨基酸建立共价键。
• 分解蛋白质——将蛋白质的肽键剪开。

数据库与工具

Flowchart of the process and the data sources to predict PTMs.

蛋白质序列包含通过修饰酶识别的序列基序，并且可以在 PTM 数据库中记录或预测。 随着发现大量不同的修改，需要在数据库中记录此类信息。 PTM 信息可以通过实验手段收集，也可以从高质量、手动整理的数据中预测。 已经创建了许多数据库，通常侧重于某些分类群（例如人类蛋白质）或其他特征。

资源列表

• PhosphoSitePlus （页面存档备份，存于互联网档案馆） – 用于研究哺乳动物蛋白质翻译后修饰的综合信息和工具数据库
• ProteomeScout – 实验性蛋白质和翻译后修饰数据库
• Human Protein Reference Database – 用于不同修饰和了解不同蛋白质、它们的类别以及与致病蛋白质相关的功能/过程的数据库
• PROSITE – 包括网站在内的多种类型 PTM 的共识模式数据库

工具

蛋白质及其 PTM 可视化软件列表

• PyMOL——将一组常见的 PTM 引入蛋白质模型
• AWESOME – 查看单核苷酸多态性对 PTM 的作用的交互式工具
• Chimera – 可视化分子的交互式数据库

案例

• 胰岛素生产过程中二硫键的裂解和形成
• 作为转录调控的组蛋白PTM：染色质结构对 RNA 聚合酶的控制
• RNA聚合酶Ⅱ的 PTM 作为转录调控
• 多肽链的切割对凝集素特异性至关重要

外部连接

• dbPTM - database of protein post-translational modifications （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• List of posttranslational modifications in ExPASy （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Browse SCOP domains by PTM （页面存档备份，存于互联网档案馆） — from the dcGO database
• Statistics of each post-translational modification from the Swiss-Prot database
• AutoMotif Server - A Computational Protocol for Identification of Post-Translational Modifications in Protein Sequences
• Functional analyses for site-specific phosphorylation of a target protein in cells
• Detection of Post-Translational Modifications after high-accuracy MSMS
• Overview and descripition of commonly used post-translational modification detection techniques （页面存档备份，存于互联网档案馆）