リジン（K） - アセチルトランスフェラーゼ特異的なアセチル化部位の特性評価と予測

リジンアセチル化は、ヒストンと非ヒストンタンパク質の両方でよく研究された翻訳後修飾です。2000以上のアセチル化タンパク質と4000のリジンアセチル化部位が、大規模な質量分析または従来の実験方法によって特定されています。20を超えるリジン（K） - アセチルトランスフェラーゼ（KAT）が特徴付けられていますが、KATは特定のタンパク質またはリジン部位のアセチル化の原因ではほとんど不明です。この作業では、KAT固有のアセチル化部位を手動で収集し、3つの主要なKATファミリー（CBP/P300、GCN5/PCAF、およびMystファミリー）からの基質のアセチル化リジンを囲む配列機能を分析しました。3つのKATファミリーのそれぞれが、異なるシーケンス機能でリジンをアセチル化することがわかりました。これらの違いに基づいて、コンピュータープログラム、アセチル化セット濃縮ベースの方法を開発して、特定のタンパク質またはリジン部位のアセチル化の原因であるKATファミリーを予測しました。最後に、私たちの方法の効率を評価し、KATファミリーの1人の代表的なメンバーが過剰に発現したときに、2つのKATファミリーによってアセチル化されると予測された4つのタンパク質を実験的に検出しました。私たちのアプローチは、より伝統的な実験方法と組み合わせて、プロテオーム全体のアセチル化基質の原因となるKATファミリーを特定するのに役立つかもしれないと結論付けています。

Lysine acetylation is a well-studied post-translational modification on both histone and nonhistone proteins. More than 2000 acetylated proteins and 4000 lysine acetylation sites have been identified by large scale mass spectrometry or traditional experimental methods. Although over 20 lysine (K)-acetyl-transferases (KATs) have been characterized, which KAT is responsible for a given protein or lysine site acetylation is mostly unknown. In this work, we collected KAT-specific acetylation sites manually and analyzed sequence features surrounding the acetylated lysine of substrates from three main KAT families (CBP/p300, GCN5/PCAF, and the MYST family). We found that each of the three KAT families acetylates lysines with different sequence features. Based on these differences, we developed a computer program, Acetylation Set Enrichment Based method to predict which KAT-families are responsible for acetylation of a given protein or lysine site. Finally, we evaluated the efficiency of our method, and experimentally detected four proteins that were predicted to be acetylated by two KAT families when one representative member of the KAT family is over expressed. We conclude that our approach, combined with more traditional experimental methods, may be useful for identifying KAT families responsible for acetylated substrates proteome-wide.