分享一篇发表在Analytical Chemistry上的文章，文章题目为“Mass Spectrometry-Based Precise Identification of Citrullinated Histones via Limited Digestion and Biotin Derivative Tag Enrichment”，本文的通讯作者是来自Wisconsin大学Madison分校的李灵君教授，她的主要研究方向是基于质谱的神经生物学，神经化学，蛋白质组学等。瓜氨酸化是指组蛋白上精氨酸被转化为瓜氨酸的一种非常重要的蛋白翻译后修饰（PTM），这种转化由蛋白质精氨酸脱亚胺酶（PAD）催化，带正电荷的精氨酸被转化为不带电的瓜氨酸，会影响组蛋白构象，进而影响染色体的功能和基因表达，这种表观遗传机制据报道与包括癌症在内的许多疾病的发病机制有关。在之前的瓜氨酸化的分析方法中，基于抗体，蛋白质印迹等方法，不能分析低丰度的瓜氨酸化组蛋白，也无法定位瓜氨酸化位点。基于质谱的检测PTM的方法是研究这类问题的有力工具，本文的基础是基于2022年，她们课题组发表在Analytical Chemistry上的利用质谱检测组蛋白瓜氨酸化的蛋白质组学方法，她们首先利用瓜氨酸侧链脲基与生物素硫醇标签以及2,3-丁二酮一起衍生化，解决了组蛋白瓜氨酸化修饰质量偏移很小（+0.984Da）的问题。生物素标签的引入，也为后续的富集提供了可能，解决了低丰度的问题。虽然之前开发的方法能够识别瓜氨酸化位点，但是由于组蛋白中赖氨酸和精氨酸的高丰度，传统的胰蛋白酶消化时，会产生大量短肽，容易在样品制备或液相色谱分离时丢失，导致组蛋白覆盖度不高。本文提出了受限酶消化方法，具体是通过控制孵育时间，温度产生相对较长的肽，改变蛋白覆盖率。本文在纯化的商业组蛋白H3.1中验证了这一方法。后续在体外PAD处理的组蛋白H3.1中证明了这种方法可以与之前开发的瓜氨酸化鉴定方法相结合，改进后的方法的蛋白覆盖率和位点鉴定数均有提升。作者随后鉴定了U87星形细胞瘤细胞中的组蛋白瓜氨酸化，总共在5种组蛋白中鉴定到了18个独特的瓜氨酸化位点（其中15在Uniprot数据库中未被注释为瓜氨酸化），且发现受限酶消化的肽显示出更丰富的b,y离子，具有高置信度。同时，在H2O2处理后，U87细胞中的组蛋白瓜氨酸化位点减少为14个，展示出了U87细胞组蛋白对DNA损伤的响应。总之，作者在之前开发的生物素硫醇标签基础上，提出了受限酶消化的方法，优化了对组蛋白上瓜氨酸化位点的分析方法。进一步分析了U87星形细胞瘤细胞中的组蛋白瓜氨酸化，扩展了组蛋白瓜氨酸化数据库，并研究了U87细胞对DNA损伤的响应。原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.3c02646文章引用：10.1021/acs.analchem.3c02646
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