蛋白质翻译后修饰：是蛋白质在翻译中或翻译后在氨基酸侧链上共价结合化学小分子基团而改变蛋白质的性质。磷酸化、糖基化、泛素化、甲基化等
蛋白质磷酸化修饰：由蛋白激酶和蛋白磷酸酶调节。磷酸化主要是在丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸残基上加入磷酸根基团。具体原理是：由蛋白质激酶催化的把ATP或GTP的γ位磷酸基转移到底物蛋白质的氨基酸残基，如丝氨酸（Ser）、苏氨酸（Thr）和酪氨酸（Tyr）等上的过程，而其逆向过程则是由蛋白质磷酸酶去除相应的磷酸基团。磷酸化是蛋白翻译后修饰中最为广泛的共价修饰形式。
蛋白质磷酸化检测方法
1、放射性核素示踪，一般利用32P标记的无机磷酸盐（32Pi）进行生物合成标记用于观察细胞的磷酸化状态。
以放射性同位素32P标记（γ-位的磷）的ATP为磷酸基团供体，在激酶催化下，将带有32P标记的磷酸基团转移到底物蛋白上。用十二烷基硫酸钠-聚丙烯凝胶（SDS-PAGE）电泳分离反应混合物中的蛋白。用X-光片放射自显影或用磷储屏检测磷酸化蛋白。该方法是最直接的蛋白体外磷酸化检测方法，具有灵敏度高、测试结果准确等优点，在蛋白质磷酸化分析实验中广泛使用。但在某一专一蛋白激酶或者蛋白质体外磷酸化条件还不清楚的情况下，需要分析内源性蛋白质磷酸化时，则不能使用。
2、蛋白免疫印迹：蛋白质磷酸化作用可以通过Western blot利用抗磷酸化蛋白抗体进行检测。Western blot 特异性好、分辨率高，采用聚丙烯酰胺凝胶电泳，以一抗为探针，结合标记的二抗并以自显影或者底物显色来显示蛋白条带。凝胶由上层的浓缩胶和下层的分离胶组成。蛋白样品经过浓缩胶和分离胶后，会以清晰的印迹按分子量大小依次上下排列于胶面上，然后将蛋白转移至PVDF膜（聚偏氟乙烯膜）或NC膜（硝酸纤维素膜），蛋白会以非共价键的形式稳固地结合在载体上，选择对应的磷酸化抗体，发生抗原抗体反应，再与酶或同位素标记的二抗起反应，经过底物显色或放射自显影以检测电泳分离的特异性磷酸化蛋白成分。但细胞中的磷酸化信号通常比较弱，需要经过磷酸化富集后Western blot才能检测到，并且由于分析和制备不能用同一块胶，有时检出的蛋白点与胶上的蛋白点很难对应，不利于精确分析。
3、质谱分析法：运用质谱可以测定蛋白质的一级结构，包括分子量、肽链氨基酸排序以及多肽或二硫键数目及其位置，是一种可发现和鉴别翻译后修饰的方法。质谱技术主要基于2个原理：一是与非磷酸基团修饰的肽段相比，单磷酸基团修饰的肽段在相对分子质量上增加了79.983；二是磷酸肽还将产生一个可用于诊断的片段离子，而非磷酸化修饰的肽则没有这种现象。
蛋白质糖基化：糖基化是在酶的控制下，蛋白质或脂质附加上糖类的过程，起始于内质网，结束于高尔基体。在糖基转移酶作用下将糖转移至蛋白质，和蛋白质上的氨基酸残基形成糖苷键。蛋白质经过糖基化作用，形成糖蛋白。
蛋白质糖基化类型有三种：
1、N-糖基化：寡糖中的N-乙酰葡糖胺与多肽链中的天冬氨酸残基的酰胺氮连接，形成N-连接糖蛋白；
2、 O-糖基化：寡糖中的N-乙酰半乳糖胺与多肽链中的丝氨酸或苏氨酸残基的羟基连接，形成O-连接糖蛋白；
3、 GPI糖基磷脂酰肌醇锚。
蛋白质糖基化修饰研究的基本策略：① 将糖链释放，分别解析糖链和修饰位点。② 直接分析完整的肽链。
蛋白质糖基化修饰的研究方法：
1、酶解释放法鉴定糖蛋白：用不同的酶去除蛋白质中N-连接寡糖（内切糖苷酶、糖胺酶）或O-连接寡糖（O-糖氨酶）。
2、糖基化抑制剂鉴定糖蛋白：如衣霉素可以抑制N-连接寡糖链的形成。
3、凝集素是一类糖结合蛋白，不同类型的凝集素与寡糖链中各种结构的糖基呈现出高亲和力和特征性结合，用于区分蛋白质是否含有糖基以及糖基的基本结构。
蛋白质泛素化修饰：与泛素建立共价键
泛素（Ub）：由 76 个氨基酸组成，分子量为 8.6 kDa 的多肽。在进化过程中高度保守，全长包含7个赖氨酸（Lys）位点（K6，K11，K27，K33，K48和K63）、一个位于N端的甲硫氨酸（Met）位点（M1）以及一个位于C端的甘氨酸（Gly）位点（G76）。
泛素化是指泛素在一系列酶的催化作用下共价结合到靶蛋白上的过程。它的C-末端甘氨酸残基（羧基）与其他蛋白质分子赖氨酸侧链氨基共价结合。这里的一系列酶指的是泛素化级联反应过程中相互协同的3种酶：E1泛素激活酶、E2泛素结合酶 和E3泛素连接酶。
泛素化途径：① E1利用ATP提供的能量活化游离的泛素分子生成Ub-E1复合体。② Ub-E1复合体通过转酯作用将Ub转移到E2上形成Ub-E2复合体。③ E2与E3结合，E3直接或间接与底物结合并催化Ub从E2转移到底物或与底物相连的Ub上，即通过E3特异性识别靶蛋白后直接将Ub的C端连接到靶蛋白Lys残基ε-氨基上；或者是先将Ub通过转酯作用转移到E3上，再由E3特异性识别靶蛋白后将Ub的C端连接到靶蛋白Lys残基ε-氨基上。简而言之，也就是在E1、E2、E3三类酶的依次催化下，泛素被以特异性的方式连接到靶标蛋白上或靶标蛋白质上已经连接的泛素链上，其中E3泛素化连接酶决定靶蛋白的特异性识别。
去泛素化：泛素化是一个被严格调控的可逆过程，去泛素化酶（Deubiquitinating enzymes，DUBs）可以通过水解泛素分子之间或泛素与底物蛋白之间的肽键或异肽键，来逆转泛素化修饰。
泛素化常发生在一些需要被清除的蛋白质分子，或者那些在细胞内需要快速调节的分子，如细胞周期调节蛋白。
泛素-蛋白酶体系统
泛素-蛋白酶体系统降解蛋白的途径包括两个主要阶段。
第一阶段为泛素与蛋白底物的相互作用：①高能硫酯键E1（泛素活化酶）-泛素复合物的形成，消耗一分子ATP，并释放一分子单磷酸腺苷（AMP）和一分子焦磷酸；②活化泛素（E1-泛素复合物）转移到E2（泛素结合酶）上，释放出E1，形成高能键E2-泛素复合物；③底物被E3（泛素连接酶）识别并与之结合；④E2-泛素复合物上的泛素转移到E3上，形成高能键复合物，继而底物通过赖氨酸的ε-氨基形成酰胺键与泛素连接，泛素分子逐个相加形成链状结构。
第二阶段为蛋白酶体对底物的降解：⑤底物泛素链与蛋白酶体19S的泛素受体相互作用，蛋白底物去折叠，并通过蛋白酶体受体端裂隙进入20S核心颗料内部，被逐步降解；⑥在泛素C-端水解酶、脱泛素酶和寡肽酶的作用下，释放出泛素分子（可再次参与循环）。
蛋白质甲基化修饰
蛋白质的甲基化（methylation）是指将甲基酶促转移到蛋白质的某个残基上，通常是赖氨酸或精氨酸，也包括组氨酸、半胱氨酸和天冬酰胺等。
蛋白质甲基化经常与乙酰化并列，因为它们都是常见的表观遗传修饰，经常发生在组蛋白上。核小体中组蛋白的甲基化是染色质结构和基因转录活性的重要调节剂。
组蛋白（histone）：是真核生物体细胞染色质与原核细胞中的碱性蛋白质，和DNA共同组成核小体结构。它们是染色质的主要蛋白质组分，作为DNA缠绕的线轴，并在基因调控中发挥作用。
组蛋白分子分为H1、H2A、H2B、H3和H4等5种。组蛋白富含带正电荷的精氨酸和赖氨酸，可以与带有负电荷的DNA分子紧密结合。
组蛋白甲基化是指发生在H3和H4组蛋白N端精氨酸和赖氨酸残基上的甲基化，由组蛋白甲基转移酶介导催化。
组蛋白修饰的写法和读法：
① 组蛋白结构 + 氨基酸名称 + 氨基酸位置 + 修饰类型
② H3K4me3：代表H3组蛋白的第4位赖氨酸的三甲基化
③ H3K14ac：代表H3组蛋白的第14位赖氨酸的乙酰化
组蛋白化学修饰的分析主要依靠抗体进行，如抗H3-K9甲基化抗体。
