在真核生物中，DNA 并非以裸露的形式存在于细胞核中，而是高度有序地缠绕在组蛋白八聚体上形成核小体（nucleosome），进一步构建染色质（chromatin）结构。组蛋白并非仅为DNA提供物理支架，其本身也承担着复杂的调控功能，尤其是通过多种翻译后修饰（post-translational modifications, PTMs）实现对染色质状态和基因表达的精准调控。组蛋白PTMs是表观遗传调控的核心机制之一，它们决定了染色质是处于开放的转录活跃状态，还是紧密压缩的沉默状态。本文将系统介绍组蛋白的主要组蛋白翻译后修饰类型及其在基因调控、细胞命运决定与疾病发生中的关键功能。

一、组蛋白翻译后修饰的主要类型

组蛋白PTMs主要发生在H2A、H2B、H3、H4等组蛋白的N端尾部，但也可出现在核心结构域。

最常见的组蛋白翻译后修饰类型包括：

1、乙酰化（Acetylation）

（1）修饰位点：主要发生在H3和H4的赖氨酸残基（如H3K9ac、H3K27ac）

（2）功能机制：乙酰基中和赖氨酸的正电荷，削弱其与DNA的结合力，使染色质结构松弛，促进转录活性

（3）关键酶类：组蛋白乙酰转移酶（HATs）和去乙酰酶（HDACs）

2、甲基化（Methylation）

（1）修饰位点：常见于H3K4、H3K9、H3K27等；可以是一甲（me1）、二甲（me2）或三甲（me3）

（2）功能机制：不同位点和甲基化程度可产生截然不同的调控效果。例如，H3K4me3通常与活跃转录相关，而H3K27me3与基因沉默密切相关

（3）关键酶类：组蛋白甲基转移酶（HMTs）和去甲基酶（KDMs）

3、磷酸化（Phosphorylation）

（1）修饰位点：如H3S10ph、H2AX S139ph（又称γ-H2AX）

（2）功能机制：参与染色质重构、细胞周期调控、DNA损伤修复等

（3）动态性：磷酸化是一种高度动态且可逆的修饰，在细胞应激响应中尤为关键

4、泛素化（Ubiquitination）

（1）修饰位点：如H2BK120ub、H2AK119ub

（2）功能机制：H2B的泛素化可促进后续H3K4和H3K79的甲基化，是染色质“跨级联反应”的经典案例

（3）特点：组蛋白的泛素化通常不导致降解，而是调节染色质结构或影响RNA聚合酶II的延伸活性

5、ADP-核糖基化（ADP-ribosylation）

功能：与DNA修复和细胞凋亡有关，尤其在PARP（聚ADP核糖聚合酶）介导的反应中扮演关键角色

6、苏氨酰化、丙酰化、丁酰化等新型修饰

（1）研究进展：随着高分辨率质谱技术的发展，研究者陆续发现一系列赖氨酸的新型酰化修饰，如丙酰化（propionylation）、丁酰化（butyrylation）、异丁酰化（isobutyrylation）等

（2）功能意义：它们在代谢-表观遗传连接中发挥潜在功能，目前仍是活跃的研究领域

二、组蛋白翻译后修饰功能意义

1、“组蛋白密码”解码基因表达程序

（1）不同类型的组蛋白翻译后修饰以“组合”方式共同参与染色质功能调控，形成所谓的“组蛋白密码（histone code）”

（2）该密码可被特定的识别蛋白读取（reader），进一步招募酶复合体改变染色质状态，影响基因的表达或沉默

2、细胞命运决定与重编程

（1）组蛋白翻译后修饰决定了细胞类型特异性的转录程序

（2）在胚胎干细胞中，H3K4me3和H3K27me3共存于发育基因启动子上（“双价标记”），保持基因处于“待激活”状态

3、与疾病密切相关

（1）异常的组蛋白修饰是多种疾病的重要标志，尤其是癌症

（2）EZH2介导的H3K27me3异常升高可导致肿瘤抑制基因沉默

（3）在白血病、淋巴瘤等疾病中，相关修饰酶也成为靶向药物开发的重点

三、质谱技术助力组蛋白翻译后修饰研究

（1）ChIP等技术存在分辨率和定量能力的局限

（2）基于质谱的组蛋白修饰组学（histone PTM proteomics）可实现多位点、多重修饰并行定量分析

组蛋白翻译后修饰是表观遗传调控的核心纽带，它们不仅塑造了基因表达的时空格局，还深度参与细胞命运、发育调控及疾病发生。借助质谱等先进技术，科研人员正逐步揭示“组蛋白密码”的全貌。在百泰派克生物科技，将结合高分辨Orbitrap质谱与优化的提取酶解方案，支持药物作用机制研究、表观遗传编辑效果评估和转录组/代谢组联用的多组学数据整合分析方向，实现位点特异性、多重修饰共存的精准解析，助力科学家从复杂的染色质调控中获取精准、可重复的生物信息。如果您正在探索组蛋白修饰与疾病、代谢、干细胞等方向的研究，欢迎联系我们，获取定制化技术支持和实验建议。

百泰派克生物科技特色项目

一、蛋白测序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos质谱仪及岛津公司埃德曼降解测序系统对蛋白质序列进行分析，提供基于质谱的蛋白测序分析服务，包括对蛋白质的氨基酸组成分析，N端测序，C端测序和全序列分析，以及基于埃德曼降解的蛋白质N端序列分析服务。对于未知理论序列的蛋白质，提供基于从头测序法的蛋白质从头测序服务，对蛋白序列进行分析。

※服务优势：

1.采用目前世界上先进的质谱仪器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可实现对所测定靶蛋白序列 100% 的覆盖;

3.可测定蛋白N端多达 70个氨基酸序列;

4.可测定多种形式的样品: 蛋白溶液、PVDF 蛋白条带;

5.样品用量低: 蛋白样品仅需 5-10ug，即可完成检测;

6.测序不受N端封闭，PEC和和糖基化等N端修饰的影响。

二、蛋白质组学

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC，提供定量蛋白质组学、靶向蛋白质组学、多肽组学、翻译后修饰蛋白组学等多种蛋白质组学分析服务。此外，百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4D蛋白质组学服务，助力微量样本蛋白组学、大样本群医学及高通量修饰组学等研究工作。

※服务优势：

1 .高通量定量蛋白分析:多对照组大规模实验分析，发现新的生物标记物;

2.体内体外多种蛋白质标记方法，适用于分析组织、细胞、血液等多种样品;

3.质谱分析灵敏度高，实验结果重复度高;

4.可检测较低丰度蛋白，线性范围广;

5.专业生物信息学分析，分析更系统准确。

三、单细胞质谱流式技术分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm质谱流式系统进行单细胞质谱流式技术分析，采用金属元素标记物（通常是金属元素标记的特异抗体）标记细胞表面和内部的分子，然后用流式细胞原理分离单个细胞，再用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析单个细胞的原子质量谱，最后将原子质量谱数据转换为细胞表面和内部的信号分子表达量。

※服务优势：

1.技术先进，填补技术空白

采用金属标记抗体技术，避免了传统流式荧光通道少且易相互影响的问题。可在单细胞层面上对多种指标同时进行表征，百泰派克生物科技可做到同时检测51个目标蛋白。

2.分析数量大，成本较低

单细胞RNAseq受成本等因素限制，所有样本细胞汇总的分析数目一般在2x10^4个左右，而流式质谱技术一次（单样本）就可分析至少10^5的细胞，实现了数量级的提高，且成本不高于单细胞RNAseq。

3.应用前景大

①流式质谱结果可以给出细胞亚群的变化，在临床诊断、疾病机制研究等方面具有极大的研究前景；

②将金属标签技术与其他技术结合会有新应用方向。除常规蛋白外，质谱流式细胞技术还可用于蛋白翻译后修饰；

③可检测细胞存活率、细胞大小、mRNA转录子表达量、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

四、基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现

百泰派克生物科技的基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现一站式解决方案包括我们专有的、高度敏感的免疫肽富集和鉴定方案。我们能够帮助您实现10,000个以上I型多肽和10,000个以上II型多肽的鉴定和识别。通过我们优化的高通量免疫多肽组学分析平台进行免疫肽组学分析，可从最小的样品材料中进行可重复的识别和定量。该服务可以应用于大规模的研究，旨在助力科研工作者寻找癌症、免疫疾病及传染病的解决方案，深入挖掘未知的靶标。

五、生物药物表征

百泰派克基于高分辨率质谱技术，MALDI TOF，高效色谱分离技术，提供一系列完善的生物药物分析方案，从蛋白质、多肽、抗体、疫苗等生物制品的氨基酸组成和一级结构分析，到产品变异性和纯度分析。旨在提供优质生物药物分析服务，帮助生物医药生产商提高生物药物品质。

百泰派克生物科技七大检测平台

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物质谱多组学优质服务商

北京百泰派克生物科技有限公司致力于为生物/制药和医疗器械行业提供质量控制检测和项目验证等专业服务。公司实验室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法规和指导原则，通过CNAS/ISO9001双重质量体系认证，建立了完备的质量体系，数据冷热/异地备份，设备定期计量/期间核查，软件审计追踪，为客户提供一体化解决方案和技术服务，支持新药研发、药物申报注册和生产放行。

1.公司采用ISO9001质量控制体系，专业提供以质谱为基础的CRO检测分析服务；

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3.业务范围覆盖蛋白质组学、多肽组学、代谢组学、生物药物表征、单细胞分析、单细胞质谱流式、生信云分析以及多组学生物质谱整合分析等；

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