β-羟基丁酰化修饰（K-Bhb）蛋白质组学

什么是 β-羟基丁酰化？

β-羟基丁酰化（β-hydroxybutyrylation, K-Bhb）是 2016 年 Xie et al. (Cell) 首次报道的新型组蛋白酰基化修饰，由 β-羟基丁酰辅酶 A（BHB-CoA）将 -CO-CH(OH)-CH₂-CH₃ 基团转移到赖氨酸 ε-氨基，引入 +100.0524 Da（精确质量增加，平差 +100.04 Da）质量标签。BHB-CoA 的前体 β-羟基丁酸（BHB）是人体最主要的酮体，由肝脏脂肪酸 β-氧化产生，在饥饿、生酮饮食、糖尿病酮症酸中毒和剧烈运动等情况下大量累积。

K-Bhb 与 K-Succ（+100.0160）具有相同小数质量但不同小数点后位，需 5 ppm 内分辨（Exploris 480 120K 分辨率下可基线分开）。2016 Cell 报道 K-Bhb 富集在饥饿响应基因启动子，激活代谢-压力耐受基因转录。

关键化学与生物学

• 位点：赖氨酸 K ε-氨基；组蛋白 H3 / H4 富集
• 质量标签：+100.0524 Da（精确）/ +100.04 Da（平均）
• 化学基团：-CO-CH(OH)-CH₂-CH₃（带羟基、不对称手性碳）
• 写入酶：p300 / CBP（主要），KAT2A 也可
• 去除酶：HDAC3、SIRT1、SIRT2、SIRT3（多酶协同）

关键功能

1. 饥饿响应：2016 Cell 报道 K-Bhb 富集于饥饿响应基因启动子
2. 生酮饮食与长寿：长期酮体生成积累组蛋白 K-Bhb，参与脑认知、寿命延长
3. 抗肿瘤：
T 细胞表观遗传切换：2022 Nature 报道 T 细胞 K-Bhb 增强抗肿瘤活性
4. 糖尿病酮症：酮症状态下 K-Bhb 显著升高，影响胰岛 β 细胞功能
5. 脑星形胶质细胞：BHB 介导的星胶组蛋白修饰参与神经保护