在过去十年中，随着高分辨质谱技术的发展，越来越多新型组蛋白翻译后修饰（PTMs）被系统鉴定。除乙酰化（acetylation）之外，丁酰化（butyrylation）逐渐成为表观遗传学研究的热点。作为一种来源广泛的短链脂肪酸（Short-chain fatty acid, SCFA），丁酸（butyrate）不仅是肠道代谢的重要产物，更是组蛋白丁酰化的直接代谢底物与调控因子。

一、什么是组蛋白丁酰化（Histone Butyrylation）？

组蛋白丁酰化是一种赖氨酸（lysine）残基上的酰基化修饰，其结构与乙酰化类似，但侧链更长（四碳链 vs 两碳链），因此具有不同的空间构象和调控特性。

丁酰化的基本特征

• 修饰位点：组蛋白H3、H4赖氨酸残基
• 供体分子：丁酰辅酶A（butyryl-CoA）
• 关键酶类：p300/CBP 等组蛋白酰基转移酶
• 可逆调控：HDACs 与 Sirtuins 参与去丁酰化

与乙酰化相比，丁酰化引入更大的疏水基团，可能在染色质结构松散程度和转录调控上产生差异性影响。

二、丁酸如何参与组蛋白丁酰化？

丁酸在组蛋白丁酰化中主要发挥两方面作用：

1、作为丁酰辅酶A（Butyryl-CoA）的前体

在细胞内，丁酸通过脂肪酸代谢途径转化为丁酰辅酶A（butyryl-CoA），后者是丁酰化反应的直接供体。

代谢过程简要如下：

丁酸 → 丁酰辅酶A → 组蛋白赖氨酸丁酰化

这一过程建立了代谢状态与表观遗传调控之间的直接联系。当细胞内丁酸浓度升高时，丁酰辅酶A水平升高，丁酰化水平随之增加。

2、作为HDAC抑制剂间接促进丁酰化

丁酸本身是一种天然的组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂。HDAC抑制会导致：

• 乙酰化水平升高
• 其他酰基化修饰（包括丁酰化）稳定性增强
• 染色质结构更开放
• 转录活性增强

因此，丁酸不仅提供底物，还通过抑制去酰基化过程间接提高丁酰化水平。

三、丁酸来源：代谢与微生物的双重贡献

1、肠道微生物代谢

丁酸主要由肠道菌群通过发酵膳食纤维产生，如：

• Firmicutes 门细菌
• Clostridium 属

肠道产生的丁酸可通过门静脉进入肝脏，并在全身组织发挥信号调节功能。

2、内源性脂肪酸代谢

在某些组织中，脂肪酸β-氧化也可产生丁酰辅酶A，为丁酰化提供底物。

因此，丁酸水平变化常反映代谢重编程状态，例如：

• 癌细胞代谢重塑
• 炎症状态
• 干细胞分化

四、丁酰化的生物学功能

1、调控基因转录

研究显示，组蛋白H3K9bu、H4K5bu等位点与活跃转录区域高度相关。

丁酰化可能：

• 减弱组蛋白与DNA的相互作用
• 促进转录因子结合
• 改变染色质三维结构

2、参与肠道免疫调控

丁酸作为微生物代谢产物，与肠道上皮稳态密切相关。丁酰化可能参与：

• 上皮屏障功能调控
• 炎症因子表达调节
• 免疫细胞分化

3、癌症与代谢疾病中的作用

丁酸在结直肠癌中具有“双重角色”：

• 正常上皮细胞：促进分化
• 癌细胞：诱导凋亡（Warburg效应相关）

丁酰化作为其分子机制之一，正在成为肿瘤表观遗传研究的新方向。

五、丁酰化研究的技术挑战

与乙酰化相比，丁酰化具有以下检测难点：

• 修饰丰度低
• 结构与其他酰基化相似（如丙酰化、戊酰化）
• 抗体特异性不足

当前主流方法包括：

• LC-MS/MS鉴定
• HCD / ETD碎裂策略
• 特异性富集策略
• 稳定同位素标记定量

高精度Orbitrap平台可实现丁酰化位点的准确鉴定与定量。

在百泰派克生物科技，我们结合：

• 高分辨Orbitrap质谱系统
• 优化的酰基化富集流程
• 严格的FDR控制算法
• 生物信息学定量分析平台

为客户提供高灵敏度、高覆盖度的组蛋白丁酰化检测服务，助力代谢-表观遗传交叉研究。

六、丁酸-丁酰化轴：代谢调控的新范式

丁酸在组蛋白丁酰化中的作用揭示了一个核心科学问题：

• 代谢物如何直接参与染色质修饰并调控基因表达？

丁酸提供了一个经典模型：

• 代谢水平变化 → 丁酰辅酶A波动 → 组蛋白丁酰化改变 → 基因表达重塑 → 表型改变

这种“代谢-表观遗传轴”已成为当前生命科学研究的前沿方向。

七、未来研究方向

• 丁酰化特异性“reader”蛋白鉴定
• 丁酰化与其他酰基化之间的竞争机制
• 单细胞水平丁酰化图谱构建
• 丁酸相关治疗策略与精准医学应用

随着质谱灵敏度与分辨率持续提升，丁酰化组学（Butyrylation proteomics）将成为继乙酰化组学之后的重要研究领域。

丁酸不仅是肠道代谢产物，更是连接代谢与表观遗传调控的关键桥梁。通过转化为丁酰辅酶A直接参与组蛋白丁酰化，并通过HDAC抑制作用增强酰基化水平，丁酸在染色质重塑与基因表达调控中发挥双重功能。对于正在探索代谢调控、肿瘤机制或肠道微生态研究的科研人员而言，系统解析组蛋白丁酰化图谱，将有助于揭示更深层次的分子机制。如果您正在开展组蛋白酰基化、代谢组学或质谱相关研究，百泰派克生物科技可为您提供从样本制备到高分辨质谱分析与数据解读的一站式技术支持，助力您的科研成果更快发表并实现转化。

百泰派克生物科技特色项目

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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;

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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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