分享一篇发表在Nature Methods上的文章：Cyclic immonium ion of lactyllysine reveals widespread lactylation in the human proteome。通讯作者是来自中国药科大学的叶慧研究员、郝海平教授和南京中医药大学的王南溪教授。这篇文章中作者利用质谱中乳酰化修饰特异性生成的环状诊断离子实现了蛋白质组学数据中乳酰化修饰的大规模发现。
赖氨酸上的乳酰化修饰是2019年被发现存在于组蛋白上的翻译后修饰，它被证实能够从转录水平影响下游基因的表达量进而调控巨噬细胞极化等生物学过程。虽然在其它物种中非组蛋白上的乳酰化修饰已经被逐步发现并报道，但在人类细胞中非组蛋白上的乳酰化修饰是否存在依然是未知的。对于乙酰化、巴豆酰化等赖氨酸上的酰基化修饰，它们在质谱的HCD碎裂模式下被报道能够在肽段的主链发生断裂，进而生成带有酰基化片段的特征诊断离子，这一特征离子进而能够环化脱去一分子NH3生成更加稳定的环状碎片离子，从而在肽段的二级谱上出现特征的质量峰。本文作者受此启发，希望验证乳酰化修饰是否同样存在着类似模式的诊断离子，以及该诊断离子能否被利用来在人类蛋白质组学数据库中发掘新的乳酰化修饰底物。
首先作者在模型肽段和蛋白上证实了线性和环状的特征碎片离子的存在(m/z分别为173.1290, 156.1025)，并且线性以及环状碎片离子能够在绝大多数的乳酰化修饰肽上被鉴定到，而无修饰的肽段上两种碎片离子则基本不存在，他们同时发现环状碎片离子的出现频率以及强度均高于线性离子，说明环状离子可能更适合作为诊断离子。随后通过分析乳酰化抗体富集后的质谱结果他们发现，在>28的CE值下环状离子的出现频率能够大于80%，而非修饰肽中出现频率不到1%，说明该诊断离子具有良好的特异性。为了确定乳酰化修饰在人类细胞中是否发生在组蛋白以外的底物上，他们从HEK293T，HCT116和TALL-104细胞系的全细胞裂解液的乳酰化抗体富集样品中成功鉴定到了386个乳酰化修饰位点，发现了大量细胞质蛋白上也存在着乳酰化修饰，且集中在糖酵解相关蛋白上。此外作者利用蛋白质组热稳定性数据库Meltome Atlas分析的结果同样表明糖酵解通路中的蛋白被大量修饰。值得注意的是，作者的结果以及从Meltome Atlas中分析的结果均表明ALDOA的K147上的乳酰化修饰出现频率最高，后续作者结合非天然氨基酸插入技术对该位点修饰的功能进行了探究，发现该位点的乳酰化修饰具有抑制ALDOA酶活的功能。最后作者结合环状诊断离子策略从人类组织蛋白质组数据中进行发掘，进一步找到了DHRS7的K321位是一个广泛存在的乳酰化修饰位点，它的具体功能及调控机制还有待后续进一步研究。总之，这篇文章证实环状碎片离子可作为蛋白质组数据中乳酰化修饰的特征性诊断离子，并利用其发现了人类细胞中乳酰化修饰的广泛存在。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41592-022-01523-1原文引用：https://doi.org/10.1038/s41592-022-01523-1
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