结构生物化学/蛋白质/棕榈酰化
棕榈酰化是指将去质子化的棕榈酸共价连接到膜蛋白上的半胱氨酸残基的过程。棕榈酰化在蛋白质中具有多种功能。例如，它在膜结合调节、细胞内运输和膜微定位方面发挥作用。
具体而言，S-棕榈酰化是指半胱氨酸上的硫与棕榈酸富电子的氧之间可逆的硫酯键或键。N-棕榈酰化类似，但是，当半胱氨酸位于蛋白质的N端时，棕榈酸暂时与硫结合，就像在S-棕榈酰化中一样，然后快速结合到半胱氨酸的酰胺上以获得稳定性。(4)
棕榈酰化半胱氨酸具有一些共同特征，这些特征缩小了哪些半胱氨酸会被棕榈酰化和不会被棕榈酰化的范围，例如：它们位于胞质区域，在肽序列中暴露，以便它们可以很容易地被棕榈酰化；它们位于疏水性或碱性氨基酸的旁边或附近；它们经常，但并非总是，与异戊烯基化和肉豆蔻酰化位点相邻。(5)
一旦膜蛋白包含棕榈酸酯，膜蛋白就可以以新的方式与其他脂质和蛋白质相互作用，有效地改变一些蛋白质的功能，例如细胞内分选、膜相互作用、稳定性和膜微图案。(5)棕榈酰化增强了蛋白质的疏水性并有助于它们的膜结合。有趣的是，S-棕榈酰化是一个可逆过程，这允许在膜隔室之间进行独特而复杂的运输方式。(4) 这与非可逆的异戊烯基化和肉豆蔻酰化形成对比。棕榈酰化的具体功能取决于所考虑的特定蛋白质。
棕榈酰化似乎还在膜隔室之间蛋白质的亚细胞运输以及调节蛋白质-蛋白质相互作用中发挥重要作用。棕榈酰化发生位置的具体位置提供了对哪些蛋白质被棕榈酰化以及原因的见解。棕榈酰化发生量高的位置发生在高尔基体附近，外周膜蛋白在那里被棕榈酰化。在高尔基体后隔室中，棕榈酰化特定底物是为了调节目的。(5)
一个经历棕榈酰化的蛋白质的例子是血凝素，一种流感病毒用来附着到宿主细胞受体上的膜糖蛋白。
由于S-棕榈酰化是一个动态的翻译后过程，因此人们认为它被细胞用来改变蛋白质的亚细胞定位、蛋白质-蛋白质相互作用或结合能力。
在过去几年中，人们已经对各种酶的棕榈酰化循环进行了表征，包括H-Ras、Gsα、β2-肾上腺素能受体和内皮型一氧化氮合酶(eNOS)。
另一个经历棕榈酰化的蛋白质的例子是细胞的离子通道。在离子通道的整个生命周期中，棕榈酰化在控制和调节其信号通路中发挥着至关重要的作用。从离子通道的组装到它的回收和降解，棕榈酰化受酰基棕榈酰转移酶家族和一定数量的硫酯酶的控制。NMDA受体在高尔基体中被棕榈酰化，以使这些蛋白质锚定到高尔基体，而钙和电压激活钾通道的棕榈酰化有助于它们到达细胞表面。这证明了棕榈酰化的动态性和独特性，它在相同的位置对不同的蛋白质发生，但结果却大不相同。(6)
最近，科学家们已经认识到在细胞信号通路中将长疏水链连接到特定蛋白质的重要性。它在突触中蛋白质聚集中的重要性就是一个很好的例子。突触中蛋白质聚集的主要介质是突触后密度(95kD)蛋白PSD-95。当这种蛋白质被棕榈酰化时，它被限制在膜中。这种对膜的限制允许它结合并聚集突触后膜中的离子通道。此外，在突触前神经元中，SNAP-25的棕榈酰化允许SNARE复合物在囊泡融合过程中解离。这为棕榈酰化在调节神经递质释放中的作用提供了一个作用。
细胞内部的棕榈酰化反应受一种称为天冬氨酸-组氨酸-组氨酸-半胱氨酸的棕榈酰转移酶的监控，或者更常见的是称为DHHC。研究表明，哺乳动物基因组中存在约20种DHHC蛋白，并且已证明它们在细胞功能和生理以及病理生理影响中至关重要。
关于酵母的研究已经确定了DHHC蛋白家族的一些有趣的特征。一方面，一些DHHC蛋白需要蛋白质辅因子。其次，DHHC在细胞活动中发挥着非常重要的作用。此外，DHHC棕榈酰转移酶可以移动到特定的细胞内膜。更准确地说，DHHC-CR结构域是棕榈酰转移酶的一个突出特征，并且与DHHC蛋白相关的基因存在于从酵母到人类的生物体中。大约七种DHHC蛋白与酵母生物体相关，而哺乳动物发现了二十多种DHHC基因。大多数哺乳动物DHHC蛋白倾向于独立于其他蛋白质辅因子催化棕榈酰化。
还没有足够的证据证明DHHC蛋白已经实现了它们各自的细胞内定位。然而，一般范围的分析表明，去除DHHC21的C末端的苯丙氨酸残基会将蛋白质从高尔基体重新定位到内质网膜。此外，在酵母生物体DHHC蛋白的C末端的16个氨基酸基序中发生的突变会导致从液泡膜到腔室的错误定位。蛋白质降解基于酵母液泡的功能，因为突变蛋白的表达水平降低具有一致性。在酵母S.cerevisae的系统实验中可以观察到DHHC蛋白及其在细胞棕榈酰化中的存在，其中对DHHC酵母菌株缺陷中的底物棕榈酰化谱的蛋白质组学研究表明底物选择性。例如，Akr1的耗竭导致Yck1和Yck2棕榈酰化的大幅下降。此外，它导致了Meh11、Yp199c和Yk1047w棕榈酰化的去除。总之，这项实验研究表明，单个酵母DHHC蛋白对特定底物表达偏好：Akr1靶标是仅被棕榈酰化的可溶性蛋白；Erf2底物倾向于被肉豆蔻酰化或异戊烯基化修饰；并且Swf1包含对半胱氨酸残基的偏好。
蛋白质结合测定法已经确定了与DHHC蛋白交流的棕榈酰化底物的位置。研究表明，来自棕榈酰化蛋白质的短的最小序列在细胞中表达时会进行有效的棕榈酰化。尽管酵母遗传学研究表明底物与DHHC蛋白修饰相关联的特征，但这不能说哺乳动物蛋白。这是因为缺乏显示在哺乳动物DHHC底物上进行的底物相互作用的数据。因此，DHHC蛋白-底物特异性是一个难以概括和包含许多未开发研究领域的主题。
1. Linder, M.E., "蛋白质与硫酯连接的脂肪酸的可逆修饰", 蛋白质脂质化, F. Tamanoi 和 D.S. Sigman 编辑 (圣地亚哥, 加州: 学术出版社, 2000).
2. Basu, J., "蛋白质棕榈酰化和蛋白质功能的动态调节", 《当代科学》, 第 87 卷, 第 2 期, (2004 年 7 月 25 日).
3. Smotrys J 和 Linder A. (2004) "细胞内信号蛋白的棕榈酰化: 调节和功能". Annu Rev Biochem 73.
4. Linder, M. 和 Deschenes. R., "棕榈酰化: 监管蛋白质稳定性和运输", 《自然评论》(2007 年 1 月)
5. Salaun, C 等人, "蛋白质棕榈酰化的细胞内动态", 《细胞生物学杂志》, 第 191 卷, 第 7 期 (2010 年 12 月)
6. Shipston MJ, "蛋白质棕榈酰化对离子通道的调节", 《生物化学杂志》. 2011 年 3 月 18 日; 286(11): 8709–8716 (2010 年 1 月)
7. Greaves, Jennifer, Luke H. Chamberlain, DHHC棕榈酰转移酶: 底物相互作用和(病理)生理学, 《生物化学趋势》, 第 36 卷, 第 5 期, 2011 年 5 月, 第 245-253 页, ISSN 0968-0004, 10.1016/j.tibs.2011.01.003. (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0968000411000144)