SMYD5作为核糖体甲基转移酶通过识别KXY基序催化RPL40第22位赖氨酸三甲基化的机制研究

　　本研究通过系统性质谱分析鉴定出K562细胞核糖体蛋白的12个主要甲基化位点，首次揭示SMYD5是特异性催化RPL40/eL40第22位赖氨酸（K22）三甲基化的甲基转移酶。研究发现SMYD5通过识别KXY基序实现底物特异性，其敲除导致多核糖体水平降低，为理解翻译调控机制提供了新视角。该成果修正了SMYD5作为组蛋白甲基转移酶的认知，确立了其在蛋白质合成机器修饰中的核心地位。

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的系统性发现
通过重甲基稳定同位素标记（hmSILAC）结合多蛋白酶LC-MS/MS技术，研究团队在K562细胞中鉴定出核糖体蛋白的12个主要甲基化位点，包括4个赖氨酸位点、4个精氨酸位点、3个N端位点和1个组氨酸位点。其中RPL40

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第22位赖氨酸（K22）呈现近乎化学计量的三甲基化修饰，该位点与28S rRNA的G1945和C4412残基形成磷酸骨架接触，提示其结构重要性。

SMYD5作为RPL40 K22甲基转移酶的鉴定
通过分级细胞裂解液体外甲基化实验结合定量蛋白质组学分析，发现SMYD5丰度与RPL40 K22甲基化水平高度相关。重组SMYD5在体外可催化RPL40 K22的单、双和三甲基化，而活性位点突变体（H316L/Y351A/Y372A）则完全丧失酶活性。SMYD5敲除细胞中RPL40 K22甲基化完全消失，证实其是该修饰的唯一催化酶。

SMYD5敲除的翻译表型分析
SMYD5缺失导致多核糖体水平降低约30%，伴随单核糖体/60S亚基比例升高，但核糖体蛋白化学计量和全局蛋白质合成速率未受影响。结构分析显示RPL40 K22位于60S亚基内部界面，其甲基化可能通过影响核糖体组装动力学而非直接干预翻译延伸来调控蛋白质合成。

SMYD5底物特异性的分子基础
甲基转移酶质谱分析（MT-MAMS）揭示SMYD5严格识别[FILMV]-[CILMSTWY]-[CFRVY]-K-[ACGPSWY]-Y-[AKR]七肽基序，其中+2位酪氨酸（Y）是绝对必需残基。该特征解释了SMYD5对组蛋白H3K36/H4K20的催化惰性——组蛋白序列在-3和+2位含多个不容忍残基。生物信息学分析显示人类蛋白质组中仅19个蛋白含此稀有基序。

生物学意义与领域认知革新
该研究确立了SMYD5作为核糖体特异性甲基转移酶的身份，修正了其作为组蛋白修饰酶的既往认知。发现提示：（1）SMYD5相关生理过程（如冷应激反应、HIV-1转录调控）可能通过翻译调控介导；（2）真核生物翻译机器是蛋白甲基化系统的首要靶标；（3）RPL40 K22甲基化可能通过影响核糖体-mRNA互作选择性地调控转录本翻译效率。研究为理解翻译精准调控提供了新的分子视角。

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