天津医科大学基础医学院生物化学与分子生物学系张锴教授课题组近期在《Nature Chemical Biology》在线发表了题为“TmcA functions as a lysine2-hydroxyisobutyryltransferase to regulatetranscription”的研究论文，揭示了大肠杆菌中TmcA作为赖氨酸-2-羟基异丁酰化（Khib）的修饰酶，介导Khib调节转录，提高细菌抗酸性的分子机制。
赖氨酸-2-羟基异丁酰化是近年来在真核细胞中报道的一种新的翻译后修饰，参与转录、代谢等重要生命活动。然而其在原核生物中的功能和调节机制尚不十分清楚。张锴课题组在前期的工作中报道了Khib在原核细胞中分布广泛，并表征了其组学特征（Mol Cell Proteomics，2018）。随后发现了CobB是细菌中广谱的赖氨酸-2-羟基异丁酰化去修饰酶，介导Khib调控代谢和细菌生长的分子机制（Science Advances, 2019）。然而Khib在原核生物中的修饰酶及其生物学效应尚不清楚。
课题组通过筛选实验发现了TmcA过表达引起Khib水平明显上调，随后通过热力学和酶动力学实验表征了TmcA的催化性质，并确定了R502是TmcA催化Khib酶活性的关键位点。在此基础上，采用基于质谱的定量蛋白质组学方法，在大肠杆菌中鉴定了TmcA显著调控的467个Khib位点，生物信息学分析进一步表明这些底物蛋白主要与转录相关，其中抑制细菌转录的类组蛋白H-NS上的K121hib受TmcA调控非常显著。接下来通过分子生物学实验，证明了TmcA对H-NSK121hib调控的特异性，并发现该位点Khib的发生引起H-NS与DNA的解离，从而促进转录。结合微生物学实验，阐明了TmcA作为催化酶介导H-NSK121hib调控转录，促进抗酸基因表达，进而提高细菌耐酸性的分子机制。这项工作发现了TmcA是赖氨酸-2-羟基异丁酰化修饰酶，鉴定了其调控的Khib分子网络，揭示了TmcA介导Khib调控转录和细菌耐酸性的分子机制。这为蛋白质Khib的功能和细菌耐酸性研究提供了新视角。
我校基础医学院董瀚阳博士为该文章第一作者，张锴教授为通讯作者。该工作与天津医科大学基础医学院胡德庆教授，汕头大学医学院许丽艳研究员，中国医学科学院放射医学研究所毕常芬博士合作完成，并得到国家自然科学基金和天津医科大学卓越人才计划资助。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41589-021-00906-3
