Lysinmalonylierung

Lysinmalonylierung (Kmal, maK), Proteinmalonylierung oder kurz Malonylierung, ist eine reversible posttranslationale Modifikation (PTM) in eukaryotischen und prokaryotischen Zellen, bei der eine Malonylgruppe (–CO–CH₂–COOH) an einen Lysinrest (K) eines Proteins angehängt wird. Sie wurde erstmals 2011 durch Peng et al. als evolutionär konservierte Modifikation identifiziert und zählt zu den sauren Acylmodifikationen wie Succinylierung und Glutarylierung. Als dynamisch regulierte Modifikation reagiert sie auf Bedingungen wie Stressreaktionen, Stoffwechselvorgänge und Mutationen und beeinflusst dabei die Ladung, Struktur und Funktion von Proteinen. Dies betrifft unter anderem die Stoffwechselwege von Glukose und Fettsäuren sowie die histonvermittelte Genregulation und wird zunehmend mit Immunregulation, Angiogenese, Arthrose, Krebs und Stoffwechselerkrankungen, wie Adipositas und Typ-2-Diabetes in Verbindung gebracht. Ihre biologische Bedeutung wird zwar zunehmend erkannt, doch viele Aspekte ihrer Regulation und Funktion sind noch ungeklärt, sodass ihr therapeutisches Potenzial bislang unerschlossen ist.

↑ Ran Zhang, Joanna Bons, Grace Scheidemantle, Xiaojing Liu, Olga Bielska, Chris Carrico, Jacob Rose, Indra Heckenbach, Morten Scheibye-Knudsen, Birgit Schilling, Eric Verdin: Histone malonylation is regulated by SIRT5 and KAT2A. In: iScience. Band 26, Nr. 3, März 2023, S. 106193, doi:10.1016/j.isci.2023.106193, PMID 36879797, PMC 9985052 (freier Volltext) – (elsevier.com).
↑ Yipeng Du, Tanxi Cai, Tingting Li, Peng Xue, Bo Zhou, Xiaolong He, Peng Wei, Pingsheng Liu, Fuquan Yang, Taotao Wei: Lysine Malonylation Is Elevated in Type 2 Diabetic Mouse Models and Enriched in Metabolic Associated Proteins. In: Molecular & Cellular Proteomics. Band 14, Nr. 1, Januar 2015, S. 227–236, doi:10.1074/mcp.M114.041947 (elsevier.com).
1 2 Silvia Galván-Peña, Richard G. Carroll, Carla Newman, Elizabeth C. Hinchy, Eva Palsson-McDermott, Elektra K. Robinson, Sergio Covarrubias, Alan Nadin, Andrew M. James, Moritz Haneklaus, Susan Carpenter, Vincent P. Kelly, Michael P. Murphy, Louise K. Modis, Luke A. O’Neill: Malonylation of GAPDH is an inflammatory signal in macrophages. In: Nature Communications. Band 10, Nr. 1, 18. Januar 2019, ISSN 2041-1723, doi:10.1038/s41467-018-08187-6, PMID 30659183, PMC 6338787 (freier Volltext) – (nature.com).
↑ Chao Peng, Zhike Lu, Zhongyu Xie, Zhongyi Cheng, Yue Chen, Minjia Tan, Hao Luo, Yi Zhang, Wendy He, Ke Yang, Bernadette M.M. Zwaans, Daniel Tishkoff, Linh Ho, David Lombard, Tong-Chuan He, Junbiao Dai, Eric Verdin, Yang Ye, Yingming Zhao: The First Identification of Lysine Malonylation Substrates and Its Regulatory Enzyme. In: Molecular & Cellular Proteomics. Band 10, Nr. 12, Dezember 2011, S. M111.012658, doi:10.1074/mcp.M111.012658 (elsevier.com).
↑ Matthew D. Hirschey, Yingming Zhao: Metabolic Regulation by Lysine Malonylation, Succinylation, and Glutarylation. In: Molecular & Cellular Proteomics. Band 14, Nr. 9, September 2015, S. 2308–2315, doi:10.1074/mcp.R114.046664 (elsevier.com).
↑ Yan Xu, Ya-Xin Ding, Jun Ding, Ling-Yun Wu, Yu Xue: Mal-Lys: prediction of lysine malonylation sites in proteins integrated sequence-based features with mRMR feature selection. In: Scientific Reports. Band 6, Nr. 1, 2. Dezember 2016, ISSN 2045-2322, doi:10.1038/srep38318, PMID 27910954, PMC 5133563 (freier Volltext) – (nature.com).
1 2 Lu Zou, Yanyan Yang, Zhibin Wang, Xiuxiu Fu, Xiangqin He, Jiayi Song, Tianxiang Li, Huibo Ma, Tao Yu: Lysine Malonylation and Its Links to Metabolism and Diseases. In: Aging and Disease. Band 14, Nr. 1, 1. Februar 2023, ISSN 2152-5250, S. 84–98, doi:10.14336/AD.2022.0711, PMID 36818560, PMC 9937698 (freier Volltext) – (nih.gov).
↑ Chenxu Guo, Mingliang Zhang, Xin Jin, Chao Zhu, Rui Xu, Jiahe Sun, Jun Qian: Integrated proteome, phospho-proteome and malonyl-proteome revealed a molecular alteration of breast cancer. In: Scientific Reports. Band 15, Nr. 1, 30. September 2025, ISSN 2045-2322, doi:10.1038/s41598-025-11573-y, PMID 41028821, PMC 12484806 (freier Volltext) – (nature.com).

[ZhangR2023-1] Ran Zhang, Joanna Bons, Grace Scheidemantle, Xiaojing Liu, Olga Bielska, Chris Carrico, Jacob Rose, Indra Heckenbach, Morten Scheibye-Knudsen, Birgit Schilling, Eric Verdin: Histone malonylation is regulated by SIRT5 and KAT2A. In: iScience. Band 26, Nr. 3, März 2023, S. 106193, doi:10.1016/j.isci.2023.106193, PMID 36879797, PMC 9985052 (freier Volltext) – (elsevier.com).

[DuY2015-2] Yipeng Du, Tanxi Cai, Tingting Li, Peng Xue, Bo Zhou, Xiaolong He, Peng Wei, Pingsheng Liu, Fuquan Yang, Taotao Wei: Lysine Malonylation Is Elevated in Type 2 Diabetic Mouse Models and Enriched in Metabolic Associated Proteins. In: Molecular & Cellular Proteomics. Band 14, Nr. 1, Januar 2015, S. 227–236, doi:10.1074/mcp.M114.041947 (elsevier.com).

[Galván-PeñaS2019-3] 1 2 Silvia Galván-Peña, Richard G. Carroll, Carla Newman, Elizabeth C. Hinchy, Eva Palsson-McDermott, Elektra K. Robinson, Sergio Covarrubias, Alan Nadin, Andrew M. James, Moritz Haneklaus, Susan Carpenter, Vincent P. Kelly, Michael P. Murphy, Louise K. Modis, Luke A. O’Neill: Malonylation of GAPDH is an inflammatory signal in macrophages. In: Nature Communications. Band 10, Nr. 1, 18. Januar 2019, ISSN 2041-1723, doi:10.1038/s41467-018-08187-6, PMID 30659183, PMC 6338787 (freier Volltext) – (nature.com).

[PengC2011-4] Chao Peng, Zhike Lu, Zhongyu Xie, Zhongyi Cheng, Yue Chen, Minjia Tan, Hao Luo, Yi Zhang, Wendy He, Ke Yang, Bernadette M.M. Zwaans, Daniel Tishkoff, Linh Ho, David Lombard, Tong-Chuan He, Junbiao Dai, Eric Verdin, Yang Ye, Yingming Zhao: The First Identification of Lysine Malonylation Substrates and Its Regulatory Enzyme. In: Molecular & Cellular Proteomics. Band 10, Nr. 12, Dezember 2011, S. M111.012658, doi:10.1074/mcp.M111.012658 (elsevier.com).

[HirscheyM2015-5] Matthew D. Hirschey, Yingming Zhao: Metabolic Regulation by Lysine Malonylation, Succinylation, and Glutarylation. In: Molecular & Cellular Proteomics. Band 14, Nr. 9, September 2015, S. 2308–2315, doi:10.1074/mcp.R114.046664 (elsevier.com).

[XuY2016-6] Yan Xu, Ya-Xin Ding, Jun Ding, Ling-Yun Wu, Yu Xue: Mal-Lys: prediction of lysine malonylation sites in proteins integrated sequence-based features with mRMR feature selection. In: Scientific Reports. Band 6, Nr. 1, 2. Dezember 2016, ISSN 2045-2322, doi:10.1038/srep38318, PMID 27910954, PMC 5133563 (freier Volltext) – (nature.com).

[ZouL2023-7] 1 2 Lu Zou, Yanyan Yang, Zhibin Wang, Xiuxiu Fu, Xiangqin He, Jiayi Song, Tianxiang Li, Huibo Ma, Tao Yu: Lysine Malonylation and Its Links to Metabolism and Diseases. In: Aging and Disease. Band 14, Nr. 1, 1. Februar 2023, ISSN 2152-5250, S. 84–98, doi:10.14336/AD.2022.0711, PMID 36818560, PMC 9937698 (freier Volltext) – (nih.gov).

[GuoC2025-8] Chenxu Guo, Mingliang Zhang, Xin Jin, Chao Zhu, Rui Xu, Jiahe Sun, Jun Qian: Integrated proteome, phospho-proteome and malonyl-proteome revealed a molecular alteration of breast cancer. In: Scientific Reports. Band 15, Nr. 1, 30. September 2025, ISSN 2045-2322, doi:10.1038/s41598-025-11573-y, PMID 41028821, PMC 12484806 (freier Volltext) – (nature.com).