Задача: с помощью PubMed разыскать информацию о данной посттрансляционной модификации в гистоне H4 у людей. Модификация мне досталась весьма необычная — N-acetylserine 1.
Прежде всего: ссылка на коллекцию. Ну и начнем с того, что это не пост-, а котрансляционная модификация. Осуществляют ее белки, ассоциированные с рибосомой, прямо во время трансляции. (Как правило.) Самая точная и достоверная информация, которую удалось получить в конечном счете:
Although a majority of eukaryotic proteins (for example, more than 80% of human proteins) are cotranslationally Nt-acetylated, the function of this extensively studied modification is largely unknown. N-terminal acetylation of cellular proteins creates specific degradation signals, Science, 2010
Вот. Всё остальное — лишь только догадки (и статья, из которой взята цитата, посвящена исследованию одной из них), о которых будет сказано далее. Еще одна цитата из другой статьи, в которой исследовались различные модификации гистона H4, подтверждает, что N-концевое ацетилирование не является для гистонов сколь-нибудь специфичным:
All of these forms [studied in the research] were α-N acetylated at S1 (aαS1), and molecules bearing only this addition are considered here to be unmodified. Certain and progressive methylation of histone H4 at lysine 20 during the cell cycle, Journal of Molecular and Cellular Biology, 2008
В отличие от ацетилирования боковых остатков, которое осуществляется гистон-ацетилтрансферазами (HAT, EC 2.3.1.48), N-концевое ацетилирование осуществляется N-альфа-ацетилтрансферазами (NAT, EC 2.3.1.88); согласно одной из статей в коллекции, и у дрожжей, и у человека это один и тот же фермент и называется он N-Alpha-Acetyltransferase 40, сокращаясь из этого названия до hNaa40p или hNatD (h — human; Naa40p — потому что N-альфа-ацетилтрансфераза 40, NatD — потому что так называется гомологичный белок у дрожжей). Само название статьи как бы намекает нам:
The human N-alpha-acetyltransferase 40 (hNaa40p/hNatD) is conserved from yeast and N-terminally acetylates histones H2A and H4PLoS One, 2011
Попробуем разобраться, зачем нужно N-альфа-ацетилирование большинству белков эукариотов и гистонам в частности. Как следует из самой первой цитаты, точного ответа до сих пор нет ни у кого. В этой же статье про дрожей и человека приводится краткий, но исчерпывающий обзор различных функций N-концевого ацетилирования, которые известны с разной степенью уверенности:
This modification was previously largely believed to provide stability to proteins by preventing their degradation, which is contrary to the recent finding of Hwang et al. indicating that Nt-acetylation of specific N-termini in yeast acts as a degradation signal for the Doa10 ubiquitin ligase, thereby potentially targeting Nt-acetylated proteins for ubiquitin mediated degradation. Studies over the last years have also linked Nt-acetylation to several other important protein functions, such as sub-cellular protein targeting. Nt-acetylation of specific proteins is also essential for their correct activity or for their interaction with other proteins. More recently, an inverse correlation between Nt-acetylation and the ability of a protein to post-translationally enter the secretory pathway was revealed. Taken together, these studies implicate Nt-acetylation as an essential modulator of diverse protein properties. Finally, a defective NAT was recently found to be the cause of a lethal syndrome affecting male infants, indicating that proper Nt-acetylation is functionally essential in humans.Из той же статьи
Подводя итог: an essential modulator of diverse protein properties. Чего-то специфичного именно для гистонов, видимо, нет, раз об этом не упоминается даже в этой, посвященной именно этому самому ацетилированию, статье.
Будет ли белок ацетилироваться подробным образом, определяется в основном его начальной последовательностью:
The amino acid sequence at the N-terminus is the major factor determining whether or not a given protein is Nt-acetylated and by which NAT.Из той же статьи
Что касается белка, который бы осуществлял обратную реакцию, то его не существует:
Unlike most other protein modifications, Nt-acetylation is irreversible; it occurs mainly during the synthesis of the protein, catalyzed by N-terminal acetyltransferases (NATs) associated with ribosomes.Towards a functional understanding of protein N-terminal acetylation, PLoS Biology, 2011
Комментарий по поводу коллекции: изначально было отобрано 8 статей, из которых 3 были посвящены непосредственно N-альфа-ацетилированию гистона H4 (все они остались в коллекции), 4 статьи просто про N-концевое ацетилирование белков (две из них остались в коллекции, наиболее применимые к случаю гистонов, на мой взгляд). Одна статья была найдена не через PubMed (и я сомневаюсь, что любыми запросами это бы удалось сделать): она была упомянута как источник информации для описания моей модификации в записи UniProt. Цитата из нее приводится второй в тексте работы. В финальную коллекцию она не попала.
Таблица по запросам (естественно, они менялись по ходу понимания ситуации):
| Запрос | Публикаций нашлось | Из них с открытым текстом | (Из них же) обзоров | Комментарий |
| (H4S1ac[All Fields]) | — | — | — | Печалька. (Я же не знал прям сразу, что так обозначаются только посттрансляционные модификации боковых цепей.) |
| (Histone[Title] AND H4[Title/Abstract]) AND ("N-acetylserine"[Supplementary Concept] OR "N-acetylserine"[All Fields] OR "n acetylserine"[All Fields]) | — | — | — | Что ж за день-то такой! |
| ("histones"[MeSH Terms] OR "histones"[All Fields] OR ("histone"[All Fields] AND "h4"[All Fields]) OR "histone h4"[All Fields]) AND "n terminal acetylation"[All Fields] | 15 | 10 | 1 | Эврика! |
| ("histones"[MeSH Terms] OR "histones"[All Fields] OR "histone"[All Fields]) AND nt-acetylation[All Fields] | 1 | 1 | — | Нашлась всего одна статья, зато какая! |
| N*alpha*acetyltransferase[All Fields] AND H4[tiab] | 2 | 2 | — | Две полезные статьи, обе пошли в коллекцию. |
| N*terminal*acetylation[All Fields] | 219 | 78 | 14 | Запрос, что называется, неселективный, но если хочется всецело погрузиться в тему и разобраться, то неплох. |
Очень помогают «Related citations», просто клад какой-то. И красивая картинка напоследок (фрагмент нуклеосомы — 3AYW из PDB):
H2A — желтый, H2B — красный, H3 — синий, H4 — зеленый.
Краткое заключение: гистоны — это главные составные части нуклеосом (см. иллюстрацию выше), очень сильно щелочные и чрезвычайно консервативные белки, они крайне важны для регуляции экспрессии ДНК. Модификация N-acetylserine 1 у человека осуществляется белком N-альфа-ацетилтрансфераза 40, гомологичным белку NatD у дрожжей. Эта модификация котрансляционная и необратимая. Для чего она точно нужна, неизвестно, но можно предположить, что это вряд ли связано с регуляцией экспрессии генов: модификация достаточно неспецифичная, ацетилируются таким образом практически все единицы гистона H4 (это определяется в основном начальной последовательностью). Существует несколько гипотез, для чего белкам эукариот вообще нужно N-концевое ацетилирование, в том числе ингибирование управляемой деградации белка в клетке или же вспомогательная функция при направлении белка в ту или иную часть клетки.