棕榈酰化是将16个碳的棕榈酸共价修饰到蛋白的半胱氨酸上,广泛参与很多生理过程的调节,如Ras信号通路、蛋白转运、离子通道蛋白活性、细胞骨架的调控、病原体感染等。棕榈酰化由DHHC家族蛋白催化,DHHCs最初发现于酵母,具有特征性的DHHC(Asp-His-His-Cys)基序。DHHCs的功能既有冗余又有一定的特异性。DHHCs与底物的相互作用的特异性十分复杂,目前没有发现底物蛋白上有特异的识别基序或结构域,因此很难研究DHHCs特异性的底物。DHHC5在多种组织如脑、心脏中高表达,敲除DHHC5的小鼠致死,表明DHHC5的功能非常重要。本研究运用BioID技术结合生物化学和细胞生物学手段筛选和鉴定DHHC5的底物,我们发现 Plakophilin-2(PKP2)、Fibroblast growth factor receptor substrate 2(FRS2)、Desmoglein-2(DSG2)、Ephrin type-A receptor 2(EPHA2)、AP2-associated protein kinase 1(AAK1)的棕榈酰化依赖于 DHHC5。PKP2 是致心律失常性右室心肌病的重要致病基因。PKP2是细胞膜上的桥粒的组成成分,但是PKP2在细胞核也有重要的功能。我们的研究发现棕榈酰化对PKP2定位到细胞膜非常重要,在DHHC5敲除的细胞里PKP2定位于细胞核内,而在WT细胞里PKP2定位于细胞质膜上以及膜附近,说明棕榈酰化与去棕榈酰化可能调控了PKP2在细胞质与细胞核之间的转运。棕榈酰化对AAK1的定位也有具有调控作用,在WT 293T细胞里AAK1定位于细胞核膜上,而在DHHC5敲除的293T细胞里AAK1定位于细胞质和细胞膜附近成点状聚集。我们的研究显示了 BioID技术在寻找DHHC底物方面具有较好的应用价值,为鉴定其余DHHC家族棕榈酰化酶底物提供了一个思路。此外,DHHC5一系列底物的发现为后续DHHC5功能以及其底物棕榈酰化修饰的功能的深入研究提供了重要的信息。