ROS, reactive oxygen species, 包括：具有奇数个电子的自由基譬如羟自由基（OH.）和超氧阴离子（O2.），以及较为稳定的非自由基譬如双氧水、臭氧。ROS攻击蛋白导致的修饰有的是暂时的（譬如蛋白自由基），有的是可逆的（譬如半胱氨酸的巯基被氧化位次磺酸sulfenic acid），有的是不可逆的（譬如羰基化）。
羰基化，相对来说，较为困难。蛋白羰基化有两种：初级羰基化——蛋白质的个别氨基酸被ROS氧化，此种反应一般由金属离子催化，如图1，精氨酸被氧化位glutamicsemialdehyde，赖氨酸被氧化物aminoadipicsemialdehyde，组氨酸被氧化物2-pyrrolidine，苏氨酸被氧化物2-amino-3-ketobutyric acid；次级羰基化——蛋白质的氨基酸被醛攻击，此种反应导致蛋白质支链改变。次级羰基化修饰一般通过迈克尔加成，如图2。次级羰基化的醛基一般来自脂类过氧化产生的4-HNE（羟基二烯醛）、MDA（malondialdehyde, 丙二醛），ACR（Acrylaldehyde,Acrolein，丙烯醛），或者糖类氧化产生的丙酮醛（methylglyoxal）。
图1 初级羰基化产物
1/3
一般认为，随着年纪增加，蛋白质的羰基化修饰增加，包括在人的晶状体和真皮细胞，大鼠肝脏。Aconitase和SOD2都是ROS的重要靶标。小鼠血浆中，白蛋白和转铁蛋白随着年龄增加，羰基化增强。多不饱和脂肪酸在ROS攻击下，容易形成4-HNE，譬如亚油酸和花生四烯酸，4-HNE修饰蛋白如图3。而脑中，不饱和脂肪酸较多，小分子的抗氧化物较少，在帕金森、老年痴呆和亨廷顿舞蹈症脑中，4-HNE修饰的蛋白增多。α酮戊二酸脱氢酶、丙酮酸脱氢酶、ATP合成酶、GLUT3、α-enolase, hemeoxygenase 1在AD中4-HNE修饰均增加。
2/3
图3 4-HNE修饰蛋白质
4-HNE修饰蛋白检测的金标准是MALDI-TOF/TOF, ESI-MS orLC-ESI-CIDMS/MS。对组氨酸的修饰有特异单抗。
被羰基化修饰的蛋白质一般被蛋白酶体降解，因为导致蛋白质支链结构改变，功能改变。而有的则聚集为沉淀，蛋白酶体亦无计可施。此外，羰基化修饰蛋白酶体则导致蛋白酶体功能异常，无法降解羰基化的蛋白，如图4。
图4 羰基化蛋白调控蛋白酶体作用[1]
1. Gonos, E.S., et al., Origin and pathophysiology of proteincarbonylation, nitration and chlorination in age-related brain diseases andaging. Aging (Albany NY), 2018. 10(5):p. 868-901.
公众号（屋顶上的猫咪）后台留言获取英文原文
3/3
