氨基酸残基的侧链修饰.docx
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氨基酸残基的侧链修饰
生化课件整理之——
氨基酸残基的侧链修饰
（~~byluckyboy）
一.精氨酸Arginine
甲基化Methylation
精氨酸的三个甲基化衍生物（Nω-methyl-Nω,Nω-dimethyl-,andNω,Nω`,-dimethyl-）常出现于一些蛋白质当中，主要是核苷酸结合蛋白，例如：
组蛋白，核仁蛋白，髓磷脂碱性蛋白，甲基化的功能还没有完全研究清楚
磷酸化Phosphorylation
Nω-磷酸精氨酸也常出现在髓磷脂碱蛋白中，一种鼠肝DNA结合的精氨酸特异性蛋白激酶，它磷酸化它自身和一个11-kDa的染色体结合蛋白
ADP-核糖基化ADP-ribosylation（有一种催化ADP核糖基化的酶）
1.Nω-ADP-核糖基化精氨酸（αandβ异头物）常出现在细菌肠毒素、霍乱毒素和大肠杆菌不耐热肠毒素等蛋白质的修饰中
2.脊椎动物的精氨酸特异核糖基转移酶是常见的ADP-核糖基化水解酶
3.第三类精氨酸特异的核糖基转移酶是由噬菌体编码的
瓜氨酸Citrulline
由精氨酸残基衍生化而成，多见于头发和皮肤蛋白中。
鸟氨酸Ornithine
可能也是有精氨酸衍生而来，被发现于一种洋芋中的不常见的富羟脯氨酸糖蛋白凝集素中
戊糖素Pentosidine
Pentosidine是由精氨酸残基的侧链和被氧化的糖基化的赖氨酸衍生物结合形成的
二.天冬酰胺Asparagine
一、糖基化Glycosylation
（一）结构：
其中一种最常见的细胞膜胞外区域、分泌体和溶酶体蛋白的翻译后修饰是天门冬酰胺侧链糖基化（N-连接糖基化），β-N-乙酰葡糖胺作为连接单元连接到N原子上
GlcNAcβ-----→Asn
绝大多数聚糖的结构都已经被确定，它们大多数都存在于三种结构类型：
高甘露糖型、复杂型和杂合型。
三种类型}------→GlcNAcβ-----→Asn
在糖蛋白中发现的常见单糖部分在下图中列出：
1、真核生物中
A.糖基化在真核生物中的合成途径包括：
a.移多萜酰连接的前体糖基的转移：
Glc3-Man9-GlcNAc2-到序列-Asn-Xaa-（Ser或Thr）-的天冬酰胺侧链上，其中Xaa可以是除脯氨酸外的其它任何一种氨基酸
b.聚糖链的依次添加
成熟的过程包括去除葡萄糖单元和在大多数情况下除去甘露糖残基，紧接着添加岩藻糖、半乳糖，N-乙酰葡萄糖胺和铝硅脂酸，有时也加入其它糖类化合物、磷酸盐和硫酸盐
B.真核生物中糖基化的形成，
具体怎样产生特异性的精确聚糖链结构还不是很清楚：
a.不是所有的胞外的Asn-Xaa-（SerorThr）的天门冬酰胺残基都被糖基化
b.在许多糖蛋白中是不均一性的，由于一些分子携带了比其它分子更多的糖基侧链；糖基结构上一般也有微不专一性，但是一个特异性位点主要携带单一种类糖基侧链。
例如，人的黑素瘤细胞组织纤溶酶原激活剂在117-天冬酰胺有很多的甘露糖侧链，在448-天冬酰胺有复杂的三线或四线侧链，还有将近50%的蛋白质在184-天冬酰胺主要有双线复杂的侧链
C．跨膜蛋白及跨膜蛋白的胞外区域的天门冬酰胺残基很少出现糖基化
a.酵母的胞外糖蛋白具有很多的多聚甘露糖结构,一种methylotrophic酵母在它的分泌蛋白中产生单一的富含甘露糖的聚糖结构
b.在昆虫细胞中，相对简单的聚糖链通常都存在，及时复杂的复合糖（bisialo-biantennary）也能被检测到，其它的昆虫糖蛋白结构更复杂
c.很多细胞的溶酶体的酶能够磷酸化它们的高-甘露糖和杂种低聚糖结构的6-p-甘露糖残基，高-甘露糖和杂种低聚糖结构是这些溶酶体的酶的的靶向识别信号,磷酸基通常在2个特定的步骤被加入，包括：
A.N-乙酰葡糖胺-1-磷酸基从UDP-GlcNAc转移到甘露糖残疾上
d.在致肾炎的糖苷中有一种很少见的N-连接的糖基化：
一个基底膜糖肽一个三糖连接到氨基酸链Asn-Pro-Leu的N-末端上
e.真核生物胞外层粘连蛋白中也存在β-Glc-Asn
f.在氨基酸序列Asn-Ala-Ser中，天门冬酰胺-N-乙酰半乳糖按连接到一个硫化的重复糖单位中（包括半乳糖、半乳糖醛酸、N-乙酰葡糖胺、N-乙酰半乳糖按和3-O-甲基半乳糖醛酸）
2、原核生物
天冬酰胺采集在真核生物蛋白质中一般不发生糖基化；大多数例外的特征都是存在于古细菌中
例外：
盐杆菌的细胞表面有一种糖蛋白是葡萄糖基化的天门冬酰胺连接到一个硫酸化的葡聚糖醛链上
（二）功能特征
特征：
大量典型的N-连接糖蛋白的糖链都具有很强的亲水性，并且都是在蛋白质表面形成高的水化结构，但是有些情况下，如免疫球蛋白IgG的Fc域的保守糖链中，糖残基几乎是与蛋白质表面连在一起的。
功能：
糖蛋白中聚糖链的结构与功能特性是不同的：
1）它们可能有利于蛋白质的稳定性，同时在物理化学和空间结构妨碍蛋白酶体的降解并增强蛋白质的溶解性。
2）聚糖链在分子和细胞识别上非常重要，并且它们在唾液酸化或硫酸化时提供一个负电荷的表面，它能够形成细胞表面的优势特性。
3）糖结构也有可能具有免疫原的作用
2.ADP-核糖基化：
糖基化的一个附加结构是将ADP-核糖基添加到内毒杆菌毒素C3的rho和rac家族的一个小ras-类似蛋白质中的天冬酰胺残基上.
3、水解和异构化作用
水解和异构化作用通常同时出现
现象：
在体内的储存蛋白和一些长寿命蛋白中，如人眼晶体蛋白，能自发地脱去天门冬酰胺的酰胺基，它的速度依赖于特定的天冬酰胺残基和PH等环境。
Asn-Gly序列是最敏感的，无论在哪Asn-Ser和Asn-Ala的脱酰胺基都很慢，而且很多天冬酰胺连接的残基都会抑制它的速度。
在小合成肽中，-Asn-Ala-序列的天冬酰胺残基的半衰期通常在18-507天之间；在37℃，pH7.4条件下，一个含有-Asn-Gly-序列的6肽的半衰期（脱酰胺）只有1.4天
脱酰胺的结果是产生了亚胺，亚胺结构可能相对比较稳定，在酵母中表达和纯化的一个水蛭素的小分子也具有从Asn-Gly-序列脱下的亚胺结构。
其他的情况，例如老化的α-晶体蛋白中，肽键断裂也会有这样的结果
4.羟基化作用hydroxylation
β-羟基化天冬酰胺残基被证明存在于依赖维生素K的血浆蛋白S的表皮生长因子（EGF）类似的部位，它是一种抗凝血剂蛋白，作为一种辅助因子在凝血因子Va和Vllla的降解中去激活补体蛋白
尽管羟基化天冬酰胺残基的作用还没有完全弄清楚，但是它可能与钙粘合有关。
5.甲基化Methylation
γ-N-甲基天冬酰胺作为71-残基出现在项圈藻的别藻蓝素β-亚单位和聚球藻属6301、蓝藻细菌等的藻胆蛋白中。
6、交叉连接到赖氨酸残基
一个Nε-的赖氨酸残基与天冬酰胺残基的β-羧基的酰胺连接结构出现在牛的初乳蛋白中，这个结构与通常观察到的谷氨酰胺和赖氨酸侧链的的iso-肽键类似，它由转谷氨酰胺酶催化，但是很少见。
三.天冬氨酸AsparticAcid
1.甲基化作用Methylation
甲基天冬氨酸酯类被认为是天冬酰胺水解和异构化的产物。
2.羟基化作用Hydroxylation
β-羟基天冬氨酸残基出现在很多质膜蛋白的EGF-类似域（共有序列为CXDXXXXF/YXCXC）中，
这种结构第一次被鉴定并且确定在补体蛋白C（一种钝化凝血因子Va和Vllla的抗凝血剂的前体）中具有theerythrostereochemistry（红立体化学）
紧接着又在凝血因子Vll,IXandX、蛋白S、Z和补体蛋白Clr、CIs、低密度脂蛋白受体、凝血栓蛋白、血栓调节蛋白和尿调节素中发现了它
功能：
它可能是一种钙特异性结合的作用。
3、天冬氨酰基磷酸盐
表现：
1）混合酸酐残基β-天冬氨酰基磷酸盐是由肌质网的Ca2+-ATPase
2）相似的天冬氨酰基磷酸盐都是由同一类型的阳离子移位ATPase形成的，例如：
原生质膜Na+,K+-ATPases
3）大肠杆菌调节蛋白，包括调节子I和传感蛋白ArcA，都是天冬氨酸残基的可逆磷酸化产物
特征：
尽管这些衍生物在中性和碱性pH中都会被快速降解掉，但是它的稳定性足够允许在酸性条件下分离32P标记的磷酸肽和鉴定一些特定的反应位点的天冬氨酸残基。
四．半胱氨酸Cysteine
1、酰化作用Acylation
1.1脂肪酰化作用Fattyacylation
表现形式：
1）S-棕榈酰-半胱氨酸残基作为羟胺敏感的蛋白-脂肪酸加合物存在于很多细胞核病毒的膜蛋白中。
2）其他的酯酰基团，包括有酸盐，肉豆寇酸盐、硬脂酸盐都被发现存在于硫酯连接的蛋白质中
脂肪酰化作用在半胱氨酸残基上的功能包括：
蛋白质在膜的靶向定位作用和作为生长因子信号等，这种蛋白质包括普通的膜结合蛋白或者通过脂肪酰化基团连接在膜上的蛋白质。
3）不饱和的棕榈油酸（C16：
19）可能通过巯基酯链连接在一些酵母蛋白上，不同的棕榈酰化具有不同的特异性
4）有一些酶的活性位点的半胱氨酸残基也可能被脂肪酰化，用于调控功能
5）进一步的研究半胱氨酸残基的脂肪酸酰化是人细胞系中核蛋白的松香油化。
1.2硫酯连接的ρ-香豆酸Thioester-linkedρ-coumaricacid
好盐性外红硫螺菌属的光敏黄蛋白中的腹肌就是羟苯丙烯酸（香豆酸）
1.3硫酯连接的谷氨酰胺残基
一个特异性的巯基酯键出现在α2-巨球蛋白和补体蛋白C3和C4中
特征：
在氨基酸序列Cys-Gly-Glu-Gln-中，自发性地谷氨酰胺残基的氨基取代半胱氨酸的巯基基团形成硫酯。
功能：
1）硫酯在保持蛋白质的活性构象上起着很重要的作用
2）在α2-巨球蛋白酶和病原体表面的补体蛋白中，硫酯作用于受体的羟基或氨基，导致共价吸附。
酶反应中的硫酯中间物
连接泛素的羧基末端和载体蛋白的硫酯会更加稳定，但是它一直被认为是一种中间体
1）巯基蛋白酶体（例如番木瓜蛋白酶）的作用方式，包括硫酯的过渡态结构，通常都会在催化途径的第二步骤迅速降解。
2）某些非自然物质，例如肉桂酰咪唑，会形成寿命相对较长的中间体。
3）在大肠杆菌的氨甲酰基磷酸化酶和3-P-甘油醛（ATP）脱氢酶的催化反应中也会形成硫酯。
2、磷酸化Phosphorylation
在大肠杆菌中，磷蛋白作为一种催化中间体出现在甘露醇和葡萄糖转运中
3、ADP-核糖基化ADP-Ribosylation
1）视黄醛（微生素A醛）的转导蛋白序列Glu-Asn-Leu-Lys-Asp-Cys-Gly-Leu-Phe的Cys-347的C-末端的的ADP-核糖基化在黑暗中被百日咳毒素取代，就会抑制光刺激的GTP酶活性；
2）类似的鸟嘌呤核苷酸调节蛋白也是在类似的位点被ADP-核糖基化；
3）土耳其单（ADP-核糖基）转移酶C也可以转移ADP核糖基到半胱氨酸残基上
4、硫醚连接Thioetherlinkages
黄素加合物8a-（s-半胱氨酸）-FAD（Figure8e）出现在单胺氧化酶A和B和紫色硫光合细菌D株的细胞色素C552以及绿菌属的C553中。
6-s-半胱氨酰-FMN（Figure8f）出现在细菌的三甲胺脱氢酶中。
S-甲基化半胱氨酸S-甲基化半胱氨酸出现在细菌的自杀性修复的甲基转移酶中，例如大肠杆菌和酵母的O-6-MeG转移酶中。
S-半胱氨酰-亚铁血红素（Figure8h）s-半胱氨酰-亚铁血红素存在于细胞色素c中。
S-半胱氨酰藻蓝素S-半胱氨酰藻蓝素（Figure8i）存在于聚球藻属6301的藻青蛋白C中。
相同的硫醚结构也存在藻红蛋白和植物色素中。
S-（2-组氨酰）半胱氨酸在粗糙链孢霉的酪氨酸激酶的94位半胱氨酸和96位组氨酸连接成硫醚结构（Figrure8j）.这个基团在PH为2时具有强的紫外吸收能力。
S-（sn-1-甘油醛）半胱氨酸S-（sn-1-甘油醛）半胱氨酸（S-（2’,3’二醇丙烷）-3-硫-2-氨基丙酸）通过羟基连和脂肪酸连接，在大肠杆菌的胞壁质脂蛋白中N末端和一个额外的脂肪酸连接到氨基基团上（Figure4）。
P45大部分的脂肪酸是棕榈酸酯。
相同的结构在革兰氏阳性菌的膜的青霉素酶中也存在
5、聚异戊二烯化Polyisoprenylation
在很多常见的膜结合蛋白中，Farnesylorgeranyl-geranyl法尼基或牦牛儿基（Figure8k）通过硫醚键连接到C-末端半胱氨酸残基中，并且经常连接到甲基化的a-羧基上。
例如：
自从在真菌白木耳中的性激素被第一次鉴定出，这个结构就被发现存在于很多真核蛋白中，包括各种G-蛋白，例如p21ras、维生素A-cGMP-磷酸二酯酶、核纤层蛋白和酵母杂交肽、兔骨骼肌磷酸化酶激酶α和β亚单位中
多聚异戊二烯化的形成
至少有三种不同的异戊二烯化蛋白转移酶，作用于不同的底物：
1）蛋白质法呢基转移酶将法呢基从法呢基氯喹转移到序列Cys-A-A-X,的羧基末端的半胱氨酸残基上（A代表脂肪族残基，X可以为甲硫氨酸，丝氨酸，谷氨酰胺和半胱氨酸）
2）牦牛儿基转移酶（CAAXGGTase）更倾向于C-末端底物序列-Cys-A-A-Leu
3）Rab-牦牛儿基丙酮转移酶特异性地作用于羧基末端为-Cys-X-Cysor-Cys-Cys.的蛋白质
功能：
1）异戊二烯化是这种类型的膜吸附蛋白所必需的，但仅有它不足以导致膜吸附
2）另外，它作为一个多元化的区域应用于膜定位.牦牛儿基丙酮是一个比法尼基更大更疏水的基团，具有相对更能够影响膜蛋白靶向，就像纯的疏水基团一样，它能特异性地影响膜蛋白受体
6、S-（3-酪氨酸）-半胱氨酸S-（3-tyrosyl）cysteine.
Dactyliumdendroides中的一个含铜的酶-半乳糖氧化酶中具有一个连接Cys-228和tyr-272的硫醚键。
7、氧化产物OxidationProducts
8、胱氨酸Cystine.
半胱氨酸最常见的翻译后修饰是氧化形成二硫键状态的胱氨酸（Figure8l），不管是在多聚肽链中还是，还是在链间形成同聚物或是杂聚物上。
胱氨酸表现：
1）作为通用规则，半胱氨酸残基在胞外蛋白或膜蛋白的胞外域中都是氧化成胱氨酸残基的，但还是有一些例外，如血清白蛋白的半胱氨酸，血纤维蛋白酶原激活子和人β-干扰素的半胱氨酸
2）半胱氨酸残基在胞内一般都是保持在还原态的，虽然也有一些例外，就是位于一些氧化还原反应酶的活性位点上。
在光面内质网、高尔基体和分泌囊泡中通常也有胱氨酸残基。
3）混合的二硫键也存在蛋白质的半胱氨酸和半胱氨酸或谷胱甘肽之间。
胱氨酸结构
尽管半胱氨酸在体内和体外都会自发地形成胱氨酸结构，但是在氧化还原平衡的混合物中有微量过渡金属催化的半胱氨酸转变为二硫键的反应依然会发生，例如通过二硫互换局部氧化的2-巯基乙醇，在体内这个反应是由蛋白质二硫互换酶催化完成的
胱氨酸的功能：
1）胱氨酸残基在多肽链内或多肽链间形成最广泛的交叉连接，并且它对很多蛋白质的稳定性是必须的。
2）与它们的重要性一样，胞外蛋白的氨基酸序列中半胱氨酸残基的位置在蛋白质结构家族中是高度保守的，而且它是蛋白质序列特定结构域的重要识别特征。
9、半胱氨酸-S-巯化物Cysteine-S-sulfide
与胱氨酸的氧化状态一样，半胱氨酸-S-巯化物作为一种硫酸盐还原作用的载体分子存在于大肠杆菌硫氧还蛋白中。
10、半胱氨酸次磺酸、亚磺酸、磺酸
半胱氨酸残基在立体空间上妨碍了二硫键的形成，但是易于接近氧气，温和的氧化条件会导致半胱氨酸次磺酸、亚磺酸、磺酸的形成。
例如：
在磷酸甘油醛脱氢酶中，无论多么强烈的氧化条件都会形成磺酸，它也可以由胱氨酸残基形成。
11、消除、加成产物
在碱性条件下，胱氨酸残基经过β-消除，产生脱氢丙氨酸残基，和半胱氨酸-S-硫化物
1）半胱氨酸-S-硫化物经过水解和氧化，形成包括硫磺的产物。
2）脱氢丙氨酸易与亲核物质反应，如半胱氨酸的巯基和赖氨酸的氨基，结果各自形成羊毛硫氨酸和赖氨酸丙氨酸
这些修饰广泛地存在于碱性处理的羊毛蛋白和体内的角蛋白中
五、谷氨酸GlutamicAcid
Oγ-MethylGlutamate谷氨酸盐酯
谷氨酸残基侧链的甲基酯化是调节细菌趋药性感官蛋白的主要成分。
这个酯化在大肠杆菌和沙门氏菌中被特殊的L-谷氨酰蛋白λ-甲基转移酶催化，S-腺苷甲硫氨酸作为甲基的供体；它的可逆反应特殊的甲基酯酶催化下进行。
Oγ-ADP-ribosylGlutamateOr-ADP-核糖基谷氨酸
形成：
组氨酸H1和H2B，还有小部分非组蛋白染色体蛋白质在谷氨酸残基侧链上被多聚（ADP-核糖）合成酶催化下发生ADP-核糖基化，它也是一个底物.
功能：
多聚（ADP-核糖基）的形成和水解依赖染色质DNA单链的存在或双链的打开，这种修饰的功能可能是为了打开染色质结构以使修复酶进入。
结构：
它的结构是不同的而且含有很多分支链，核糖与核糖之间的键是D-核糖呋喃糖酰-O-α-（1→2）核糖呋喃糖苷.
γ-CarboxyglutamicAcid（Gla）γ-羧基谷氨酸
（1）特定序列中谷氨酸残基的羧基化对于血浆中糖蛋白的活力是必不可少的。
形成：
一个依赖于维生素K的羧化酶催化该羧化作用。
功能：
在凝血素，凝血因子Vll，X，X1和蛋白C，S，Z中，这种修饰作用将会增加结合钙离子的亲和力和相关的生物学活性。
外形：
所有的羧基谷氨酸残基都位于这些蛋白质序列的N末端42位上。
（2）γ-羧基谷氨酸残基在另外一些蛋白质中也可以发现，包括一些石灰化，譬如骨钙和核糖体蛋白。
特征：
侧链结构的热稳定性非常好，通过脱羧作用转到谷氨酸侧链。
Oligoglutamylation（寡聚谷氨酰胺）
靠近老鼠大脑微管蛋白C末端的一个谷氨酸残基被一个不同的谷氨酰单位所修饰。
结构：
一个更加详细的结构分析表明有一到六个或更多的谷氨酰残基，第一个残基是连接到Glu-445的γ-羧基的酰氨，第二个和第三个之间通过羧肽键连接。
功能：
这个修饰对当用等电点聚焦检测大脑微管蛋白的异质性有重要的作用，很可能在调节微管蛋白的动力方面起着重要的作用。
β-Hydroxy-β-carboxyglutamicAcid（AminoCitricAcid）β-羟基β-羧基谷氨酸（氨基柠檬酸）
这种不常见的氨基酸在小牛的胸腺核蛋白中被鉴定出.
GlutamicAcidEthanolamine-phosphoglycerolAmide谷氨酸乙醇氨—甘油磷酸化合物
氨基乙醇在鼠科动物延伸因子1α上和Glu-302和Glu-374的侧链以酰胺连接；它的羟基在加上磷酸甘油单位（Figure9f）
CoenzymeAThiolEster辅酶A硫羟酸酯
猪心脏的辅酶A转移酶的344位谷氨酸催化辅酶A硫酯形成是瞬间完成的
六、谷氨酰胺Glutamine
谷氨酸的脱酰氨作用（DeamidationtoGlutamicAcid）.
生理条件下，在小分子多肽中水解谷氨酰胺侧链的脱酰氨作用，被检测到发生在96-3400天的半衰期范围内。
由于周边团体的存在，在蛋白质折叠结构中可能增加过减少水解的速率。
TransamidationtoformNε-（γ-GIutamyl）lysine转酰胺基作用形成N-ε-（γ-谷氨酰）赖氨酸
1．形成交联的多肽链
在蛋白质中一种普遍的多肽连链交联形式是转酰胺基作用，通过赖氨酸残基的ε-氨基取代酰氨的-NH2，这一过程有谷氨酰胺转移酶催化。
2．交联的多肽链的特征
这个isopeptide键形成具有和肽键类似的化学稳定性。
3．举例
1）在凝血因子Xllla中的谷氨酰胺转移酶的活性残基增加了血纤维蛋白和其他蛋白质之间的交联，使之形成比最初的凝结更坚固的凝结。
2）另外一些谷氨酰胺转移酶位于表皮组织和毛囊，它的功能就是交联皮肤和毛发蛋白。
3）在肌肉细胞，谷氨酸-赖氨酸交联的可逆形成被观察到，这是一个细胞内交联模型，
不溶于6M的胍盐氯化物。
甲基化
N5-甲基谷氨酰胺存在于大肠杆菌的核糖体蛋白L3中，它在核糖体的装配中起着重要的作用。
同样的残基在体外用甲氨治疗α2-巨球蛋白时形成。
硫羟酸酯
在α2-巨球蛋白和一些补充蛋白质的谷氨酰侧链和半胱氨酰侧链之间发现了硫羟酸酯键。
吡咯酮烷羧酸
正如以上的讨论，蛋白质氨基末端的谷氨酰胺残基一般会自发的或在酶的催化下转化成吡咯烷酮羧基残基。
七、甘氨酸Glycine
在大肠杆菌的丙酮酸酯甲酸酯裂解酶的734位甘氨酸中得到一个自由基，还可能存在于厌氧性的核糖核苷酸还原酶的相关序列中。
八、组氨酸Histidine
甲基组氨酸
Nt-甲基组氨酸存在于肌肉蛋白质的肌球蛋白和肌动蛋白中，以及鸟类的红血球组蛋白I，V和视蛋白中。
Nπ-甲基组氨酸也在兔子骨骼肌肌球蛋白光链激酶的His157位被发现。
N-PhosphorylHistidineN-磷酰基组氨酸
磷酸化组氨酸残基存在于不同的蛋白质中。
特征：
N-磷酰键是不稳定的，特别是在酸性条件下，磷酰基组氨酸通常在体内的一些酶的活性位点短暂的形成。
这些酶包括大肠杆菌琥珀酸硫激酶，多种来源的核苷二磷酸激酶和它的异构体，磷酸甘油酸变位酶、肾上腺皮质环核苷酸独立的蛋白激酶，SPK380，磷酸烯醇丙酮酸酶I：
沙门氏菌的单糖磷酸转移酶体系和大肠杆菌的氮调节器I。
磷酰基组氨酸也存在于髓磷脂碱性蛋白和老鼠的肝脏组蛋白H4上，组氨酸特异的核内蛋白激酶已经被描述。
Iodohistidine碘组氨酸
用放射性同位素示踪法在体内甲状腺球蛋白中检测到少量的4-碘组氨酸。
在化学碘化蛋白质或者在甲状腺过氧化物酶的体外实验中产生量较大。
8α-HistidylFlavin黄素，四羟酮醇
许多氧化酶和脱氢酶含有共价结合核黄素核苷酸，并且这些FAD以很高的比例通过一个烷基键合到组氨酸侧链的8α-甲基。
两种异构体（8α-Nπ-组氨酰黄素腺嘌呤二核苷酸和8α-Nτ-组氨酰黄素腺嘌呤二核苷酸）被发现。
具有8α-Nπ-组氨酰黄素腺嘌呤二核苷酸的黄素蛋白的例子是来自于土壤细菌的硫胺脱氢酶和温血动物肝脏的L-古洛糖酸内酯氧化酶。
具有Nτ-连接的异构体黄素蛋白包括琥珀酸脱氢酶，肌氨酸脱氢酶，和不同来源的维生素B复合体氧化酶。
Diphthamide白喉酰胺
外形：
白喉酰胺的组氨酸侧链很少被修饰，俗名称为2-3-氨甲酰-3-三甲基胺基丙基组氨酸。
位于真核延伸因子2上。
这些位点可被白喉毒素，假单胞菌属外毒素A和一种动物转移酶核糖基化，这个ADP核糖通过糖苷键连接到白喉酰胺的Nτ-咪唑基上。
功能：
白喉酰胺残基的功能还不太清楚，但是ADP核糖基化导致抑制了EF-2的功能，并且内在的ADP-核糖基转移酶可以调节蛋白质合成。
（Allysinealdol醛缩赖氨酸丁间酮醛）histidine
该组氨酸侧链通过侧链赖氨酸残基的氧化脱氨参与形成多肽链之间的交联。
Histidinoalanine组
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