กระบวนการ ซิโทรลลิเนชันหรือดีอิมิเนชันคือการเปลี่ยนกรดอะมิโนอาร์จินีนในโปรตีนให้เป็นกรดอะมิโน ซิโทรลลี นซิโทรลลีนไม่ใช่หนึ่งใน 20 กรดอะมิโนมาตรฐานที่เข้ารหัสโดยดีเอ็นเอในรหัสพันธุกรรมแต่เป็นผลมาจากการดัดแปลงหลังการสังเคราะห์โปรตีน กระบวนการ ซิโทรลลิเนชันแตกต่างจากการเกิดกรดอะมิโนซิโทรลลีนอิสระซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวัฏจักรยูเรียหรือเป็นผลพลอยได้จากเอนไซม์ในกลุ่มไนตริกออกไซด์ซินเทส

เอนไซม์ที่เรียกว่าอาร์จินีน ดีอิมีเนสทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาการกำจัดหมู่เอมีนออกจากอา ร์จินีนอิสระ ในขณะที่โปรตีน อาร์จินีน ดีอิมีเนส หรือ เปปทิดิลอาร์จินีน ดีอิมีเนส (PADs) จะแทนที่ หมู่ คีติมีน หลักด้วยหมู่ คีโตนอาร์จินีนมีประจุบวกที่ค่า pH เป็นกลาง ในขณะที่ซิทรูลีนไม่มีประจุสุทธิ การเปลี่ยนแปลงนี้จะเพิ่มความไม่ชอบน้ำของโปรตีน ซึ่งอาจนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในการพับตัว ของโปรตีน ส่งผลต่อโครงสร้างและหน้าที่ของ โปรตีน

ระบบภูมิคุ้มกันสามารถโจมตีโปรตีนที่ถูกซิโทรลลิเนต ทำให้เกิดโรคภูมิต้านตนเอง เช่น โรคข้ออักเสบรูมาตอยด์และโรคปลอกประสาทเสื่อมแข็งไฟบรินและไฟบริโนเจน อาจเป็นตำแหน่งที่เหมาะสมสำหรับการดีอิมิเนชันของอาร์จินีนภายในข้อต่อที่ เป็น โรคข้ออักเสบ รูมาตอยด์ การทดสอบหาแอนติบอดีต่อโปรตีนที่ถูกซิโทรลลิเนตมีความจำเพาะสูง (88–96%) สำหรับโรคข้ออักเสบรูมาตอยด์ มีความไวพอๆ กับปัจจัยรูมาตอยด์ (70–78%) สำหรับการวินิจฉัยโรคข้ออักเสบรูมาตอยด์ และสามารถตรวจพบได้แม้กระทั่งก่อนเริ่มมีอาการของโรคทางคลินิก^{[ 1 ]}

ซิโทรลลิเนตไวเมนตินอาจเป็นออโตแอนติเจนในโรคข้ออักเสบรูมาตอยด์และโรคภูมิต้านตนเองอื่นๆ และใช้ในการศึกษาโรคข้ออักเสบรูมาตอยด์ นอกจากนี้ แอนติบอดีต่อ ซิโทรล ลิเนตไวเมนตินที่กลายพันธุ์อาจมีประโยชน์ในการติดตามผลของการรักษาโรคข้ออักเสบรูมาตอยด์^{[ 2 ]}ระบบELISAใช้ซิโทรลลิเนตไวเมนตินที่ดัดแปลงทางพันธุกรรม ซึ่งเป็นไอโซฟอร์มของไวเมนตินที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของการทดสอบ^{[ 3 ]}

ในปฏิกิริยาการเปลี่ยนจากอาร์จินีนเป็นซิทรูลีน อะตอมไนโตรเจนปลายสุดหนึ่งอะตอมของหมู่ข้างเคียง อาร์จินีน จะถูกแทนที่ด้วยออกซิเจน ดังนั้นประจุบวกของอาร์จินีน (ที่ค่า pH ทางสรีรวิทยา) จึงถูกกำจัดออกไป ทำให้ โครงสร้างตติยภูมิของโปรตีนเปลี่ยนแปลงไปปฏิกิริยานี้ใช้น้ำ หนึ่ง โมเลกุลและให้แอมโมเนียเป็นผลพลอยได้

PAD พบได้ในสัตว์มีกระดูกสันหลัง แต่ไม่พบในสัตว์ชั้นต่ำ ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีการค้นพบไอโซไทป์ ของ PAD ห้าชนิด ได้แก่PAD1 , PAD2 , PAD3 , PAD4และPAD6 ^{[ 4 ]}เดิมทีคิดว่า PAD5 เป็นไอโซไทป์เฉพาะในมนุษย์ แต่ต่อมาพบว่ามีความคล้ายคลึงกับ PAD4 ^{[ 4 ]}ไอโซไทป์เหล่านี้แตกต่างกันในแง่ของเนื้อเยื่อและการกระจายตัวของเซลล์

ตรวจพบการแสดงออกของ PAD1 ในหนังกำพร้าและมดลูก และทำหน้าที่ในการซิโทรลลิเนชันของเคราตินและฟิลาแกรินซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของเซลล์เคราติโนไซต์^{[ 4 ]}

PAD2 ถูกแสดงออกในระดับสูงในระบบประสาทส่วนกลางรวมถึงดวงตาและสมอง ตลอดจนกล้ามเนื้อโครงร่างและม้าม พบทรานสคริปต์ของ PAD ในดวงตาของหนู C57BL6/J ตั้งแต่ระยะตัวอ่อนวันที่ 14.5 ^{[ 5 ]}นอกจากนี้ยังพบว่า PAD2 มีปฏิสัมพันธ์กับวิเมนตินในกล้ามเนื้อโครงร่างและมาโครฟาจ ทำให้เส้นใยสลายตัว ซึ่งบ่งชี้ถึงบทบาทในอะพอพโทซิส^{[ 4 ]}

หนึ่งในสารตั้งต้นเป้าหมายของ PAD2 คือโปรตีนไมอีลินเบสิกในเรตินา ปกติ การดีอิมิเนชันพบได้ในเกือบทุกชั้นของเรตินา รวมถึงเซลล์รับแสง การดีอิมิเนชันยังได้รับการรายงานในเซลล์ประสาท เช่นแอสโทรไซต์ไมโครเกลียและโอลิโกเดนโดรไซต์เซลล์ชวานน์และเซลล์ประสาท [ ^{6 ] การ}เมทิลเลชันและการฟอสโฟรีเลชันของโปรตีนไมอีลินเบสิกเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการสร้างไมอีลินในการพัฒนาช่วงต้นของระบบประสาทส่วนกลางของตัวอ่อน การดีอิมิเนชันของโปรตีนไมอีลินเบสิกมีบทบาทสำคัญในการประกอบไมอีลิน ในผู้ใหญ่ การดีอิมิเนชันของโปรตีนไมอีลินเบสิกเกิดขึ้นในโรคที่ทำให้เกิดการเสื่อมของไมอีลิน เช่น โรคปลอกประสาทเสื่อมแข็ง โปรตีนไมอีลินเบสิกอาจส่งผลต่อเซลล์ประเภทต่างๆ ในแต่ละกรณี^{[ 7 ]}

การแสดงออกของ PAD3 เชื่อมโยงกับการปรับเปลี่ยนขนแกะ การซิโทรลลิเนชันของไตรโคไฮยาลินทำให้สามารถจับและเชื่อมโยงเส้นใยเคราติน ซึ่งเป็นการควบคุมการเจริญเติบโตของเส้นใยขนแกะ^{[ 4 ]}

PAD4 ควบคุมการแสดงออกของยีนผ่าน การดัดแปลง ฮิสโตน DNA พันรอบฮิสโตน และโปรตีนฮิสโตนสามารถควบคุมการแสดงออกของ DNA เมื่อมีการเพิ่มและกำจัดกลุ่มเคมี กระบวนการนี้เรียกว่าการประมวลผลหลังการแปลหรือการดัดแปลงหลังการแปล เนื่องจากเกิดขึ้นบนโปรตีนหลังจากที่ DNA ถูกแปลแล้ว บทบาทของการประมวลผลหลังการแปลในการควบคุมยีนเป็นหัวข้อของสาขาการศึกษาที่กำลังเติบโตอย่างเอพิเจเนติกส์ กลไกการดัดแปลงอย่างหนึ่งคือการเมทิลเลชันกลุ่มเมทิลจะจับกับอาร์จินีนบนโปรตีนฮิสโตน เปลี่ยนแปลงการจับของ DNA กับฮิสโตนและอนุญาตให้เกิดการถอดรหัส เมื่อ PAD เปลี่ยนอาร์จินีนเป็นซิทรูลีนบนฮิสโตน มันจะปิดกั้นการเมทิลเลชันของฮิสโตนเพิ่มเติม ยับยั้งการถอดรหัส^{[ 8 ] [ 9 ]}ไอโซไทป์หลักสำหรับสิ่งนี้คือ PAD4 ซึ่งดีอิมิเนตอาร์จินีนและ/หรือโมโนเมทิลเลตอาร์จินีนบนฮิสโตน 3 และ 4 ปิดผลกระทบของการเมทิลเลชันของอาร์จินีน^{[ 10 ]}

ในโรคข้ออักเสบรูมาตอยด์และโรคภูมิต้านตนเองอื่นๆ เช่นโรคข้ออักเสบสะเก็ดเงินโรคแพ้ภูมิต้านตนเองชนิดลูปัสและโรคSjögrenแอนติบอดีมักจะโจมตีโปรตีนที่ถูกซิโทรลลิเนต การตรวจพบแอนติบอดีต่อโปรตีนที่ถูกซิโทรลลิเนตเป็นวิธีการตรวจมาตรฐานสำหรับโรคข้ออักเสบรูมาตอยด์ และมีความสัมพันธ์กับความรุนแรงของโรคที่มากขึ้น โปรตีนที่ถูกซิโทรลลิเนตยังพบได้ในเศษเซลล์ที่มาพร้อมกับการทำลายเซลล์ในโรคอัลไซเมอร์และหลังจากสูบบุหรี่ ดังนั้นการซิโทรลลิเนตจึงดูเหมือนจะเป็นส่วนหนึ่งของกลไกที่กระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันในโรคภูมิต้านตนเอง อย่างไรก็ตาม โปรตีนที่ถูกซิโทรลลิเนตยังสามารถพบได้ในเยื่อบุลำไส้ใหญ่ที่ แข็งแรง ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}

สามารถตรวจจับเปปไทด์และโปรตีนที่ถูกซิโทรลีนได้โดยใช้แอนติบอดีที่กำหนดเป้าหมายไปยังสารตกค้างที่ถูกซิโทรลีน หรือตรวจจับได้โดยใช้เทคโนโลยีโปรตีโอมิกส์ที่ใช้แมสสเปก โทรเมตรี การซิโทรลีนของอาร์จินีนส่งผลให้มวล โมโนไอโซโทปเพิ่มขึ้น +0.984016 ดาลตัน ซึ่งสามารถวัดได้ด้วยแมสสเปกโทรเมตรีการเปลี่ยนแปลงมวลนี้ใกล้เคียงกับความแตกต่างของมวลระหว่างไอโซโทปของเปปไทด์ ที่แตกต่างกัน ที่ +1.008665 ซึ่งอาจทำให้เข้าใจผิดว่าเป็นเปปไทด์ที่ถูกซิโทรลีน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครื่องมือที่มีความละเอียดต่ำ อย่างไรก็ตาม ปัญหานี้จะลดลงในเครื่องแมสสเปกโทรเมตรีที่มีความละเอียดสูง/ความแม่นยำสูงในปัจจุบัน นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงมวลยังเหมือนกับการเปลี่ยนแปลงมวลที่เกิดจากการดีแอ มิเดชันของหมู่ข้างเคียง ของกรดอะมิโนแอสปาราจีนหรือกลูตามีนซึ่งเป็นการดัดแปลงที่พบได้ทั่วไป

สารตกค้างซิทรูลีนสามารถถูกดัดแปลงทางเคมีด้วยบิวเทนไดโอนหรือไบโอติไนเลชันก่อนการวิเคราะห์ ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงมวลที่แตกต่างกัน และกลยุทธ์นี้ได้รับการใช้สำเร็จเพื่ออำนวยความสะดวกในการระบุด้วย สเปกโทรเม ตรีมวล^{[ 17 ] [ 18 ]}

แนวทางอื่นคือการใช้การสูญเสียที่เป็นกลางของกรดไอโซไซยานิก (HNCO) จากสารตกค้างซิทรูลีนเมื่อถูกทำให้เกิดการแตกตัวแบบเหนี่ยวนำด้วยการชนที่พลังงานต่ำในเครื่องแมสสเปกโทรเมตรี การสูญเสียนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงมวล −43.0058 Da ซึ่งเครื่องแมสสเปกโทรเมตรีสามารถนำไปใช้เพื่อเลือกเปปไทด์ซิทรูลีนเป็นหลักสำหรับการแตกตัว (การจัดลำดับ) ^{[ 19 ] [ 20 ]}

สุดท้ายนี้ การสูญเสียประจุบวกที่ค่า pH ทางสรีรวิทยาซึ่งเกิดจากการซิโทรลลิเนชันสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ ก่อน การวิเคราะห์ โปรตีโอมิกส์แบบ bottom-upโปรตีนจะถูกตัดด้วยเอนไซม์ให้เป็นเปปไทด์ โดยทั่วไป จะใช้ เอนไซม์ทริปซินซึ่งจะตัดหลังจาก หมู่กรดอะมิโน อาร์จินีนและไลซีนที่มีประจุบวก อย่างไรก็ตาม ทริปซินไม่สามารถตัดหลังจากหมู่ซิโทรลลีนซึ่งเป็นกลางได้ การตัดที่ไม่สำเร็จหลังจากหมู่ซิโทรลลีน ร่วมกับการเปลี่ยนแปลงมวลที่ถูกต้อง สามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ที่เฉพาะเจาะจงและไวต่อการตรวจจับซิโทรลลิเนชันได้ และกลยุทธ์นี้เข้ากันได้กับขั้นตอนการทำงานของโปรตีโอมิกส์แบบ bottom-up มาตรฐาน

ตำราเรียนฉบับสมบูรณ์เล่มแรกเกี่ยวกับ deimination ได้รับการตีพิมพ์ในปี 2014 ^{[ 21 ]}ในขณะที่ฉบับที่สองได้รับการตีพิมพ์ในปี 2017 ^{[ 22 ]}