分享JACS上的文章Thermal Proteome Profiling Reveals the O-GlcNAc-Dependent Meltome，文章的通讯作者是来自加拿大西蒙弗雷泽大学的David J. Vocadlo教授，这篇文章作者利用热稳定性组学分析鉴定了依赖O-GlcNAc修饰的蛋白。
目前在蛋白质上已经发现了 300 多种已知的翻译后修饰 (PTM)，它们在调节蛋白质的结构和生化功能方面发挥着不同的作用。特定 PTM 的广泛分布说明它在细胞功能中起重要作用，这种广泛分布的 PTM 的一个新兴作用是通过调节各种分子内和分子间相互作用来改变蛋白质的热力学稳定性。然而，尽管它们作为蛋白质稳态调节剂的重要性日益凸显，但缺乏系统地评估 PTM 在调节蛋白质热稳定性中发挥作用的方法。最近，开发的称为热点热稳定性分析 (HTP) 的方法能够实现在组学层面研究磷酸化修饰对蛋白质热稳定性的影响。受此启发，作者想结合TPP开发一种系统地研究O-GlcNAc修饰对蛋白热稳定性影响的方法，并且期望该方法可以应用于任何 PTM 并成为HTP互补的方法，称为PTM-TPP。蛋白质 O-GlcNAc 修饰的水平由两种起拮抗作用的酶（OGT和OGA）调节，通过对这两种酶的调节就可以控制O-GlcNAc在蛋白质上修饰的整体水平 。作者推断最大化样品之间 O-GlcNAc 修饰整体水平的差异将有助于成功应用 TPP 来研究这种修饰。
作者首先在体外细胞裂解液体系中评估了O-GlcNAc 修饰对蛋白质稳定性的影响，该方法是用重组 OGA 同源物处理实现选择性去除 O-GlcNAc，称为酶去除（erPTM-TPP）。热稳定性组分析发现了10个蛋白发生了依赖于O-GlcNAc修饰的热稳定性增加，30个蛋白发生了依赖于O-GlcNAc修饰的热稳定性的降低；与 O-GlcNAc修饰不稳定的蛋白相比，O-GlcNAc 修饰稳定蛋白的平均 Tm 显著降低；接下来作者计划利用化学调节剂 (cmPTM-TPP) 改变全局 PTM 水平的不同方法来验证，该策略可以应用于活细胞培养，也可以识别 O-GlcNAc 修饰特异调节的蛋白。在该方法中，作者使用了OGA和OGT的化学小分子抑制剂，TMG和5SG，来实现O-GlcNAc修饰的增加和去除。
作者在活细胞和裂解液上都做了组学分析，结果发现25 个蛋白质在细胞裂解液中表现出依赖于O-GlcNAc修饰的热稳定性降低，在活细胞中有4个热稳定性降低的蛋白和8个热稳定性升高的蛋白。将这三组数据整合本文共发现了72个O-GlcNAc修饰调控的蛋白其中34个是已知的O-GlcNAc修饰蛋白，并且有两个不寻常的发现：一是许多蛋白质因为 O-GlcNAc 修饰热稳定性降低了，这和人们普遍认为O-GlcNAc修饰增加蛋白稳定性是相违背的；二是大多数被 O-GlcNAc 修饰调节的蛋白质是没有发生O-GlcNAc修饰的，并且这些蛋白通过相互作用分析被聚类到了不同的大分子复合物，作者认为O-GlcNAc 修饰对热稳定性的响可能是通过干扰蛋白质-蛋白质相互作用而产生的。
总之，本文的研究结果证明了 O-GlcNAc修饰作为蛋白质稳定性的双向调节剂，并为探索任何其它蛋白修饰在组学水平对蛋白稳定性的影响提供了有力的方法和思路。
本文作者：ZX
责任编辑：JGG
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.1c10621
文章引用：DOI：10.1021/jacs.1c10621
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