瓜氨酸化是一种由肽基精氨酸脱亚胺酶（Peptidylarginine Deiminases, PADs）催化的能将蛋白质中的精氨酸残基（Arginine, Arg）转化为瓜氨酸（Citrulline, Cit）的重要翻译后修饰过程。此过程消耗一个水分子并释放氨且需要Ca+的辅助活化，精氨酸的正电荷被中性的瓜氨酸所取代，导致蛋白质结构和功能发生改变。

瓜氨酸化在多种细胞过程中发挥作用，主要包括：

基因表达调控：瓜氨酸化是基因转录的潜在调节因子，可以调控染色质结构的重塑，影响组蛋白与DNA的相互作用。

免疫反应调节：包括参与自身抗原形成和免疫逃逸机制、中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）形成以及炎症信号传导。

细胞分裂与凋亡：在细胞凋亡过程中，钙离子内流激活PAD酶，导致细胞蛋白瓜氨酸化，瓜氨酸化使染色质结构松散，促进DNA释放，同时可能影响细胞内信号通路，加速细胞凋亡进程。

抗体-抗原反应：使用抗瓜氨酸化抗体（如anti-Cit-H3、anti-Cit抗体）进行Western blot、ELISA、免疫荧光/组化检测靶蛋白。

免疫疾病：包括类风湿关节炎、炎症性肠病等。其中瓜氨酸化可以诱导机体产生ACPAs，APCAs是RA诊断、监测病情进展和预后转归的重要指标。瓜氨酸化是一种炎症过程，并与中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophil extracellular traps，NETosis)、自噬和凋亡相关，在类风湿关节炎发病机制中发挥重要作用。

神经退行性疾病：瓜氨酸化与神经退行性疾病相关，在阿尔茨海默病患者中，研究人员在大脑中发现了瓜氨酸化的β-淀粉样蛋白。

癌症：瓜氨酸化修饰参与肿瘤细胞的基因调控、细胞增殖和转移。研究表明PADI 4可与p53（抑癌基因）相互作用，PADI 4可以通过沉默p53而减少的方式抑制体内肿瘤生长，PADI 4具有肿瘤抑制活性。瓜氨酸化与肝细胞癌、乳腺癌、肺癌、结肠癌、卵巢癌和前列腺癌等癌症相关，其中PAD酶水平的高低可以作为瓜氨酸化蛋白在肿瘤学中的潜在诊断价值。

遗传代谢病：瓜氨酸血症是一种常染色体隐性遗传的尿素循环障碍性疾病。其中瓜氨酸血症Ⅰ型是由于精氨酰琥珀酸合成酶活性缺乏，导致瓜氨酸代谢紊乱，从而影响尿素循环的正常进行。