前體蛋白是無活性的，需要通過翻譯后修飾（PTM）才能解鎖繁多的蛋白類型和功能。翻譯后修飾(PTM)是調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)功能的一種極其重要的機制.目前，已知在哺乳動物細胞蛋白中發(fā)現(xiàn)了600多種修飾。除了磷酸化、糖基化、乙酰化、泛素化和甲基化等經(jīng)典的PTMs外，越來越多的新的修飾被發(fā)現(xiàn)，如琥珀?；?、羥丁基化和乳酸?；?，在人類癌癥的治療和預防方面的應用前景有待進一步探索。
磷酸化修飾是可逆的，主要發(fā)生在絲氨酸、蘇氨酸或酪氨酸殘基，是目前研究最深入的翻譯后修飾之一。哺乳動物細胞中約30%的蛋白質(zhì)在一個或多個位點被磷酸化，不適當?shù)牡鞍踪|(zhì)磷酸化是許多人類疾病的原因。
糖基化是多種生物環(huán)境中普遍存在的PTM，對蛋白質(zhì)的折疊、構象、分布、穩(wěn)定性和活性都有重要影響。
哺乳動物的糖基化主要有兩種類型，以天冬氨酸連接（N-連接）或絲氨酸/蘇氨酸連接（O-連接）寡糖形式存在的碳水化合物是許多細胞表面和分泌蛋白的主要結構成分。蛋白質(zhì)糖基化的改變可以改變蛋白質(zhì)的構象、寡聚和轉(zhuǎn)換，從而導致細胞信號通路的改變。
下圖展示的是細胞膜和分泌蛋白的糖基化
泛素是一類分子量為 8 kDa 的多肽。泛素化是指泛素激活酶(e1)、泛素結合酶(e2)和泛素連接酶(e3)的酶級聯(lián)作用下，泛素(Ub)分子附著在底物蛋白賴氨酸殘基上，產(chǎn)生單泛素化、多泛素化和支化泛素化三種主要類型。這是由去泛素化酶(DUBs)反向調(diào)節(jié)的。除了泛素化，還有一些泛素樣分子，包括SUMO、NEDD8、ISG15、FAT10、ATGs、HUB1和FUB1，它們通過與泛素類似的酶聯(lián)反應結合到它們的底物上。
在乙?；D(zhuǎn)移酶或非酶的催化下，將乙?；鶊F轉(zhuǎn)移并添加到蛋白賴氨酸殘基或蛋白N端上的過程。
乙?；揎椃譃?類：蛋白N端的乙?；揎椇偷鞍踪嚢彼岬囊阴；揎棥?0- 90% 的真核細胞蛋白是N-乙?；?，但其確切的生物學意義仍不清楚。
早期，乙?；芯恐饕性诩毎藘?nèi)的組蛋白以及其對基因轉(zhuǎn)錄表達調(diào)控上。許多轉(zhuǎn)錄輔助活化因子都具有乙?；D(zhuǎn)移酶內(nèi)在活性，而轉(zhuǎn)錄輔助抑制因子則與去乙酰酶活性相關。后來，隨著質(zhì)譜技術的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)在胞質(zhì)或其他細胞器中大量的非組蛋白存在賴氨酸乙?；揎椀默F(xiàn)象。越來越多的非組蛋白的特定位點乙?；驯蛔C實可調(diào)節(jié)其活性、定位、特異性相互作用以及穩(wěn)定性/降解。
乙酰化是一個普遍而重要的蛋白質(zhì)翻譯后修飾，不僅集中在對細胞染色體結構的影響以及對核內(nèi)轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的激活方面，而且還影響參與細胞周期和新陳代謝、肌動蛋白聚合控制、腫瘤及多聚谷氨酰胺疾病等方方面面。蛋白質(zhì)乙酰化也是近年來眾多疾病新藥開發(fā)設計的有利靶標。
蛋白質(zhì)的甲基化主要發(fā)生在賴氨酸或精氨酸殘基上。賴氨酸可以被賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶(kmt)單甲基化、二甲基化或三甲基化，然后被賴氨酸去甲基化酶(kdm)去除。精氨酸可以被蛋白精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶(PRMTs)單甲基化，也可以被不對稱或?qū)ΨQ二甲基化，這可以被精氨酸去甲基化酶(RMDs)逆轉(zhuǎn)。
蛋白質(zhì)甲基化經(jīng)常與乙?；⒘校驗樗鼈兌际浅Ｒ姷谋碛^遺傳修飾，經(jīng)常發(fā)生在組蛋白上。除組蛋白外，很多種蛋白都能發(fā)生甲基化。蛋白質(zhì)甲基化可能影響蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，蛋白質(zhì)-DNA或蛋白質(zhì)-RNA相互作用，蛋白質(zhì)穩(wěn)定性，亞細胞定位或酶活性。許多轉(zhuǎn)錄因子的甲基化修飾可以影響基因表達。
ADP核糖基化是一種高度保守的PTM，涉及在靶蛋白上添加一個或多個ADP核糖，分為單ADP核糖基化或多ADP核糖基化，也稱為MARylation或PARylation。ADP-核糖化是一種動態(tài)可逆的PTM（翻譯后修飾）系統(tǒng)，借用表觀遺傳調(diào)控中常用的說法，有一套writer、reader、eraser等酶系進行調(diào)控。writer即催化形成ADP-核糖化修飾的酶，統(tǒng)稱為ADP-核糖基轉(zhuǎn)移酶（ADP-ribosyl transferase，ADPRT或ART），是一類具有單或多ADP-核糖基轉(zhuǎn)移活性的蛋白質(zhì)。
ADP核糖基化可以改變蛋白質(zhì)的活性、穩(wěn)定性和配體結合能力，對細胞功能產(chǎn)生重大影響。細菌利用單-ADP核糖化防御病毒侵染，也用來對抗宿主免疫系統(tǒng)，甚至作為細菌毒素攻擊真核宿主細胞關鍵分子，在細胞中產(chǎn)生災難性的后果。
