丁酰化修饰（K-But）蛋白质组学

什么是丁酰化？

丁酰化（Butyrylation, K-But）是发生在赖氨酸 ε-氨基的短链酰基化修饰，由丁酰辅酶 A（Butyryl-CoA, n-C₄）将丁酰基 -CO-CH₂-CH₂-CH₃ 转移到赖氨酸，引入 +70.0419 Da（精确质量增加，平差 +70.04 Da）质量标签。丁酰辅酶 A 主要来自短链脂肪酸（SCFA）代谢、丁酸发酵（肠道菌群）和支链氨基酸 β 氧化。

2017 年 Goudarzi et al. (Cell Reports) 报道组蛋白丁酰化（H3K14but、H3K23but、H4K5but 等）富集于精子成熟后期过程。丁酸钠（sodium butyrate，组蛋白去乙酰化酶抑制剂 HDACi）能够重塑组蛋白丁酰化景观，影响免疫、肿瘤与代谢。

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：+70.0419 Da（精确）/ +70.04 Da（平均）
• 化学基团：线性丁酰 -CO-CH₂-CH₂-CH₃
• 写入酶：p300 / CBP / KAT2B（与乙酰化部分共享）
• 去除酶：HDAC3、HDAC1、SIRT1、SIRT2（多个 HDAC）

关键功能

1. 精子发生：2017 Cell Reports 报道 K-But 在精子成熟后期富集
2. 肠道-宿主交叉：肠道菌群产生的丁酸进入血液，影响远端组蛋白丁酰化
3. 神经保护：肠道菌群产生丁酸进入脑部，影响小胶质细胞成熟与神经炎症
4. 肿瘤抑制：丁酸作为 HDACi，通过丁酰化诱导肿瘤细胞凋亡（结直肠癌尤为显著）
5. 免疫调节：丁酸诱导调节性 T 细胞（Treg）分化，抑制肠道炎症

丁酰化修饰组学技术流程

1. 抗体富集

• 抗体：兔抗 K-But 抗体（Aimsmass 货号 AM10414，可识别 K-But / K-Cro 也可定）
• 关键：丁酰修饰稳定性较好，胰酶 37°C 16 h 仍可重现

2. 关键干扰修饰排除

丁酰化与巴豆酰化（+68.03，质量差仅 2.016 Da）需通过诊断离子（如 K-Cro 的 m/z 108）严格区分。

3. LC-MS/MS

• 平台：Thermo Exploris 480
• 分辨率：MS1 60K / MS2 30K
• 修饰：Lys +70.0419（K-But）+ Lys +68.0262（K-Cro）（同时设置）

4. 关键分析

• KEGG：Butanoate metabolism / HDAC-class I
• 与 HDAC 抑制剂（NaB、SAHA）处理数据比较
• 肠道菌群 / SCFA 代谢动力学