通讯作者：Qingfei Zheng, 俄亥俄州立大学

供稿人：曾如馨, 北京大学

大家好，本周为大家介绍一篇ACS Chem. Biol.的文章，标题为“Chemical Labeling and Enrichment of Histone Glyoxal Adducts”，文章的通讯作者是来自俄亥俄州立大学的Qingfei Zheng。

图1 乙二醛（GO）修饰标记的流程

组蛋白和DNA之间的相互作用决定了染色质结构和DNA对效应蛋白的可及性，而这是由组蛋白N端尾部的翻译后修饰（PTMs）来调节的。目前已经报导了多种组蛋白的修饰，其中包括酶介导的翻译后修饰和非酶催化的翻译后修饰。最近的研究发现组蛋白上的几个位点被糖化，包括已知携带关键调控酶促翻译后修饰的位点，但糖化修饰并不容易富集和鉴定。本文中，作者利用苯二胺类似物探针，分析了组蛋白上的乙二醛（GO）修饰（图1）。

图2 GO修饰的位点偏好性和分布

他们首先利用质谱方法分析了组蛋白上精氨酸和赖氨酸的修饰，并结合GO处理HEK 293T细胞，发现GO修饰更倾向于赖氨酸。如H3K79上的CML修饰。他们还分析了四种组蛋白上的GO修饰的具体位点，包括了修饰的精氨酸CMA和修饰的赖氨酸CML（图2）。值得注意的是，这些能够被GO修饰的位点大多数都携带用于调节染色质结构的酶促修饰。例如，H3K79甲基化与转录活跃的染色质区域及促进DNA损伤修复有关。糖化修饰导致这些位点的功能性修饰阻断，可能会破坏染色质的正常功能。由于CML即GO修饰的赖氨酸丰度较高，作者想要对该修饰进行捕获分析。GO修饰赖氨酸的中间体中有游离醛，而苯二胺类似物m-APA可以有效与其反应实现中间体捕获（图3）。

图3 m-APA探针捕获GO修饰的机理

作者首先利用GO处理体外纯化的游离H3，并利用click反应标记上染料或者生物素标签。可以发现，GO能够修饰组蛋白，且m-APA能够成功地捕获GO修饰中间体（图4A）。该课题组曾报道DJ-1酶可以去除早期组蛋白MGO修饰，他们进一步测试了DJ-1对GO修饰的影响。不出所料，DJ-1酶在核小体核心颗粒（NCPs）上能够有效地去除赖氨酸上的GO修饰（图4B）。在DJ-1过表达的细胞中，GO修饰的含量很少（图4C），这也表明DJ-1在预防和逆转染色质糖化损伤方面发挥着重要作用。

图4 分别在游离H3、核小体核心颗粒和细胞中检测GO修饰

最后，作者还通过m-APA探针富集了基因组中被GO修饰的H3所在的基因，进而通过qPCR鉴定了可及性不同的染色质区域上的修饰分布，发现GO修饰产物的分布和组蛋白的可及性尚无显著关联。

综上， 作者针对组蛋白的GO修饰进行一系列鉴定，进而采用m-APA探针捕获分布比例较高的CML修饰， 从而对染色质上该类修饰的分布有了初步的了解。

ACS Chem. Biol. 2022, ASAP

Publication Date: March 16, 2022

https://doi.org/10.1021/acschembio.1c00864

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