分享一篇ACS Chem. Biol.的文章，Profiling of Methylglyoxal Blood Metabolism and Advanced Glycation End-Product Proteome Using a Chemical Probe。通讯作者是Aarhus University法医系的教授Mogens Johannsen，研究方向主要是利用质谱技术检测健康与疾病相关的代谢物、药物以及一些非法物质。

丙酮醛（MG）是糖酵解途径一种有毒的副产物，由于其亲电的特性，MG会非酶地和亲核氨基酸残基侧链反应产生糖化终产物（advanced glycation end-products，AGEs），此过程主要发生在精氨酸和赖氨酸上，越来越多的证据表明AGEs和糖尿病晚期并发症、衰老等疾病密切相关。

因此，明确AGEs修饰的蛋白及其位点将有助于人们更深刻地认识MG和AGEs在疾病中发挥的作用。本文即利用炔基衍生化的丙酮醛探针（alkMG）发展了一种简单的方法可以在生物样品中同时监测MG的代谢流向和对蛋白的AGE修饰。

首先，作者验证alkMG是MG合适的类似物，其先决条件是alkMG能成为MG内源酶的底物，产生对应的代谢物。在生命体内MG主要由乙二醛酶I 和 II (GLO1和 2)将其代谢为D-乳酸实现去毒作用，小部分逃离去毒过程的MG才去形成AGEs修饰。本文通过alkMG与新鲜人类血液孵育，检测其代谢情况，发现alkMG主要被代谢为炔基化的乳酸，这与MG的主要代谢产物一致。且衍生化的炔基可用于富集，极大提高检测信噪比。后续重组酶GLO1的体外实验进一步确证了alkMG是其底物。综上说明，alMG复制了MG的主要代谢途径。随后，作者还在纯蛋白体系人类血清白蛋白和血红蛋白上检测了MG和alMG的修饰情况，发现两者的修饰位点和类型具有高度的相关性。因此，作者认为alkMG确实是MG合适的类似物。

接下来，作者利用alkMG对血浆和全血进行alkMG代谢和蛋白修饰的同时检测，步骤如下：新鲜取得的血液或离心去除血细胞的血浆与alkMG孵育，随后全血分离血细胞，并对血浆中的蛋白进行沉淀。上清液含有代谢物，通过带有叠氮的生物素探针对alkMG及其代谢物进行富集，随后即能用过质谱对代谢物进行检测；血浆中沉淀的蛋白或血细胞中被alkMG标记的蛋白，一方面可以通过带有叠氮的罗丹明探针对其进行荧光检测（SDS-PAGE分离），另一方面，也可用可切割的叠氮—偶氮苯—生物素探针对其进行富集，进行蛋白及修饰位点的鉴定。随后，作者还将研究体系拓展到红细胞裂解液和更为复杂的HeLa细胞系中。

全血和血浆荧光胶和代谢物检测结果比较显示，血细胞的乙二醛酶会大量消耗alkMG，从而极大减少蛋白AGEs的形成；此外，作者在血浆和红细胞裂解液中发现了超过100个alkMG修饰的蛋白和300多个修饰位点，其中一部分已有文献报导，但大部分是未知的，这部分数据以及这个策略有助于后续研究MG和AGE在病理中发挥作用。

作者：CXM

文章链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acschembio.8b00732

文章引用：

DOI: 10.1021/acschembio.8b00732