王初課題組發(fā)展硫辛酰化修飾的組學(xué)鑒定新方法
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近日，北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院、北大-清華生命聯(lián)合中心王初課題組在Journal of American Chemical Society雜志上發(fā)表題為“Quantitative Site-Specific Chemoproteomic Profiling of Protein Lipoylation”的研究文章。在這項工作中，作者發(fā)展了新型的用于捕獲硫辛?；揎椀幕瘜W(xué)探針，并結(jié)合定量化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)的技術(shù)，首次實現(xiàn)在大腸桿菌和哺乳動物細胞中的硫辛?；揎椢稽c全局性鑒定與定量，并對大腸桿菌中特定底物蛋白中三個硫辛?；揎椢稽c的調(diào)控和硫辛?；揎椇铣擅傅墓δ苓M行了研究。
硫辛?；揎検且环N通過酰胺鍵將硫辛酸共價連接到蛋白質(zhì)賴氨酸殘基上的翻譯后修飾。硫辛?；揎椩谶M化中高度保守，并且位于細菌和哺乳細胞核心代謝途徑幾種重要蛋白質(zhì)復(fù)合物的活性口袋中，作為關(guān)鍵輔因子發(fā)揮著重要的催化作用。硫辛?；揎椀?/span>失調(diào)與人類代謝紊亂、癌癥等疾病相關(guān)。因此，加深對硫辛酰化修飾調(diào)節(jié)的理解對于研究與這些疾病相關(guān)分子機制具有重要的意義。
本工作發(fā)展了一種標記硫辛?；揎椀奶结樅鸵惶拙哂形稽c分辨率的定量化學(xué)蛋白質(zhì)組技術(shù)。作者受醛基基團保護策略中常用的基于硫縮醛的方法啟發(fā)，設(shè)計了丁醛探針BAP。該探針中含有醛基，可與硫辛?；揎棸l(fā)生縮合反應(yīng)，并結(jié)合生物正交基團炔基，通過銅催化的點擊化學(xué)反應(yīng)引入可切割的富集標簽。作者結(jié)合底物序列分析結(jié)果，使用V8蛋白內(nèi)切酶可以實現(xiàn)了對大腸桿菌中所有已知硫辛?；揎椢稽c的鑒定。
利用發(fā)展的大腸桿菌硫辛?；揎?/span>位點定量策略，本工作發(fā)現(xiàn)底物蛋白ODP2中三個硫辛?；揎椢稽c在體內(nèi)的調(diào)控是相對獨立的，并且當(dāng)體內(nèi)感受到整體的硫辛酰化修飾降低到一定限度時，會啟動一定的補償調(diào)控機制。作者進一步在大腸桿菌中探究了硫辛?；揎棌念^合成途徑和硫辛酰化修飾直接合成途徑在硫辛?；揎椇铣蛇^程的重要性。通過對三個硫辛酰化修飾合成酶進行敲除，作者發(fā)現(xiàn)從頭合成途徑比直接合成途徑起了更重要的作用。
最后，作者進一步將該定量化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)流程運用到哺乳細胞體系中。利用新型的電離輔助親和標簽CY58，結(jié)合二甲基化標記定量策略，作者成功地實現(xiàn)了對人源細胞中所有已知的六個硫辛酰化修飾位點進行定量，有望對不同類型生物樣本中的硫辛酰化修飾水平進行測定。
該文的通訊作者為北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院、北大-清華生命聯(lián)合中心的王初教授。其指導(dǎo)的化學(xué)與分子工程學(xué)院2016級博士研究生賴書暢和博士后陳穎博士為該文的共同第一作者。王初課題組楊帆博士，肖偉弟博士和劉源博士等合作者為該課題做出了重要的貢獻。該工作得到了基金委、北京分子科學(xué)國家研究中心、教育部生物有機和分子工程重點實驗室、北大-清華生命聯(lián)合中心的經(jīng)費支持。
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文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c01528
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