結構生物化學/蛋白質/棕櫚醯化
棕櫚醯化是指將去質子化的棕櫚酸共價連線到膜蛋白上的半胱氨酸殘基的過程。棕櫚醯化在蛋白質中具有多種功能。例如，它在膜結合調節、細胞內運輸和膜微定位方面發揮作用。
具體而言，S-棕櫚醯化是指半胱氨酸上的硫與棕櫚酸富電子的氧之間可逆的硫酯鍵或鍵。N-棕櫚醯化類似，但是，當半胱氨酸位於蛋白質的N端時，棕櫚酸暫時與硫結合，就像在S-棕櫚醯化中一樣，然後快速結合到半胱氨酸的醯胺上以獲得穩定性。(4)
棕櫚醯化半胱氨酸具有一些共同特徵，這些特徵縮小了哪些半胱氨酸會被棕櫚醯化和不會被棕櫚醯化的範圍，例如：它們位於胞質區域，在肽序列中暴露，以便它們可以很容易地被棕櫚醯化；它們位於疏水性或鹼性氨基酸的旁邊或附近；它們經常，但並非總是，與異戊烯基化和肉豆蔻醯化位點相鄰。(5)
一旦膜蛋白包含棕櫚酸酯，膜蛋白就可以以新的方式與其他脂質和蛋白質相互作用，有效地改變一些蛋白質的功能，例如細胞內分選、膜相互作用、穩定性和膜微圖案。(5)棕櫚醯化增強了蛋白質的疏水性並有助於它們的膜結合。有趣的是，S-棕櫚醯化是一個可逆過程，這允許在膜隔室之間進行獨特而複雜的運輸方式。(4) 這與非可逆的異戊烯基化和肉豆蔻醯化形成對比。棕櫚醯化的具體功能取決於所考慮的特定蛋白質。
棕櫚醯化似乎還在膜隔室之間蛋白質的亞細胞運輸以及調節蛋白質-蛋白質相互作用中發揮重要作用。棕櫚醯化發生位置的具體位置提供了對哪些蛋白質被棕櫚醯化以及原因的見解。棕櫚醯化發生量高的位置發生在高爾基體附近，外周膜蛋白在那裡被棕櫚醯化。在高爾基體後隔室中，棕櫚醯化特定底物是為了調節目的。(5)
一個經歷棕櫚醯化的蛋白質的例子是血凝素，一種流感病毒用來附著到宿主細胞受體上的膜糖蛋白。
由於S-棕櫚醯化是一個動態的翻譯後過程，因此人們認為它被細胞用來改變蛋白質的亞細胞定位、蛋白質-蛋白質相互作用或結合能力。
在過去幾年中，人們已經對各種酶的棕櫚醯化迴圈進行了表徵，包括H-Ras、Gsα、β2-腎上腺素能受體和內皮型一氧化氮合酶(eNOS)。
另一個經歷棕櫚醯化的蛋白質的例子是細胞的離子通道。在離子通道的整個生命週期中，棕櫚醯化在控制和調節其訊號通路中發揮著至關重要的作用。從離子通道的組裝到它的回收和降解，棕櫚醯化受醯基棕櫚醯轉移酶家族和一定數量的硫酯酶的控制。NMDA受體在高爾基體中被棕櫚醯化，以使這些蛋白質錨定到高爾基體，而鈣和電壓啟用鉀通道的棕櫚醯化有助於它們到達細胞表面。這證明了棕櫚醯化的動態性和獨特性，它在相同的位置對不同的蛋白質發生，但結果卻大不相同。(6)
最近，科學家們已經認識到在細胞訊號通路中將長疏水鏈連線到特定蛋白質的重要性。它在突觸中蛋白質聚集中的重要性就是一個很好的例子。突觸中蛋白質聚集的主要介質是突觸後密度(95kD)蛋白PSD-95。當這種蛋白質被棕櫚醯化時，它被限制在膜中。這種對膜的限制允許它結合並聚集突觸後膜中的離子通道。此外，在突觸前神經元中，SNAP-25的棕櫚醯化允許SNARE複合物在囊泡融合過程中解離。這為棕櫚醯化在調節神經遞質釋放中的作用提供了一個作用。
細胞內部的棕櫚醯化反應受一種稱為天冬氨酸-組氨酸-組氨酸-半胱氨酸的棕櫚醯轉移酶的監控，或者更常見的是稱為DHHC。研究表明，哺乳動物基因組中存在約20種DHHC蛋白，並且已證明它們在細胞功能和生理以及病理生理影響中至關重要。
關於酵母的研究已經確定了DHHC蛋白家族的一些有趣的特徵。一方面，一些DHHC蛋白需要蛋白質輔因子。其次，DHHC在細胞活動中發揮著非常重要的作用。此外，DHHC棕櫚醯轉移酶可以移動到特定的細胞內膜。更準確地說，DHHC-CR結構域是棕櫚醯轉移酶的一個突出特徵，並且與DHHC蛋白相關的基因存在於從酵母到人類的生物體中。大約七種DHHC蛋白與酵母生物體相關，而哺乳動物發現了二十多種DHHC基因。大多數哺乳動物DHHC蛋白傾向於獨立於其他蛋白質輔因子催化棕櫚醯化。
還沒有足夠的證據證明DHHC蛋白已經實現了它們各自的細胞內定位。然而，一般範圍的分析表明，去除DHHC21的C末端的苯丙氨酸殘基會將蛋白質從高爾基體重新定位到內質網膜。此外，在酵母生物體DHHC蛋白的C末端的16個氨基酸基序中發生的突變會導致從液泡膜到腔室的錯誤定位。蛋白質降解基於酵母液泡的功能，因為突變蛋白的表達水平降低具有一致性。在酵母S.cerevisae的系統實驗中可以觀察到DHHC蛋白及其在細胞棕櫚醯化中的存在，其中對DHHC酵母菌株缺陷中的底物棕櫚醯化譜的蛋白質組學研究表明底物選擇性。例如，Akr1的耗竭導致Yck1和Yck2棕櫚醯化的大幅下降。此外，它導致了Meh11、Yp199c和Yk1047w棕櫚醯化的去除。總之，這項實驗研究表明，單個酵母DHHC蛋白對特定底物表達偏好：Akr1靶標是僅被棕櫚醯化的可溶性蛋白；Erf2底物傾向於被肉豆蔻醯化或異戊烯基化修飾；並且Swf1包含對半胱氨酸殘基的偏好。
蛋白質結合測定法已經確定了與DHHC蛋白交流的棕櫚醯化底物的位置。研究表明，來自棕櫚醯化蛋白質的短的最小序列在細胞中表達時會進行有效的棕櫚醯化。儘管酵母遺傳學研究表明底物與DHHC蛋白修飾相關聯的特徵，但這不能說哺乳動物蛋白。這是因為缺乏顯示在哺乳動物DHHC底物上進行的底物相互作用的資料。因此，DHHC蛋白-底物特異性是一個難以概括和包含許多未開發研究領域的主題。
1. Linder, M.E., "蛋白質與硫酯連線的脂肪酸的可逆修飾", 蛋白質脂質化, F. Tamanoi 和 D.S. Sigman 編輯 (聖地亞哥, 加州: 學術出版社, 2000).
2. Basu, J., "蛋白質棕櫚醯化和蛋白質功能的動態調節", 《當代科學》, 第 87 卷, 第 2 期, (2004 年 7 月 25 日).
3. Smotrys J 和 Linder A. (2004) "細胞內訊號蛋白的棕櫚醯化: 調節和功能". Annu Rev Biochem 73.
4. Linder, M. 和 Deschenes. R., "棕櫚醯化: 監管蛋白質穩定性和運輸", 《自然評論》(2007 年 1 月)
5. Salaun, C 等人, "蛋白質棕櫚醯化的細胞內動態", 《細胞生物學雜誌》, 第 191 卷, 第 7 期 (2010 年 12 月)
6. Shipston MJ, "蛋白質棕櫚醯化對離子通道的調節", 《生物化學雜誌》. 2011 年 3 月 18 日; 286(11): 8709–8716 (2010 年 1 月)
7. Greaves, Jennifer, Luke H. Chamberlain, DHHC棕櫚醯轉移酶: 底物相互作用和(病理)生理學, 《生物化學趨勢》, 第 36 卷, 第 5 期, 2011 年 5 月, 第 245-253 頁, ISSN 0968-0004, 10.1016/j.tibs.2011.01.003. (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0968000411000144)