分享一篇发表在JACS上的文章“Activity-Based Acylome Profiling with N‑(Cyanomethyl)‑N‑(phenylsulfonyl)amides for Targeted Lysine Acylation and Post-Translational Control of Protein Function in Cells”，通讯作者是来自康奈尔大学的Mikail E. Abbasov教授，该课题组的研究方向是利用化学蛋白质组学技术去探索与癌症和神经退行性疾病相关的信号通路，以及调节蛋白质的功能。
蛋白赖氨酸酰化是普遍存在且结构多样的翻译后修饰，极大地丰富了蛋白功能。因此，赖氨酸位点特异性的靶向酰化是一种潜在的蛋白功能调控方法。然而，活细胞中靶向赖氨酸酰化的现有策略通常依赖于遗传干预、内源性酰化机制的募集或非特异性酰化试剂，并且缺乏在全局水平上定量特异性酰化的方法。由于这些不足，在这项研究中，作者想开发具有生理稳定性、赖氨酸特异性和在活细胞中直接附加各种翻译后酰基修饰能力的化学工具。
作者开发了一种名为基于活性的赖氨酸酰化组分析(ABAP)的化学蛋白质组学策略，用于细胞中翻译后赖氨酸酰化的位点特异性引入和蛋白质组水平定量。在作者前期的化学蛋白质组学研究中（Nat. Chem. 2021, 13 (11), 1081−1092.），他们发现化合物N-(cyanomethyl)-N-(phenylsulfonyl)amides（CyMPSAs）可以通过酰基转移的机制，实现赖氨酸残基的功能化。CyMPSAs是三功能分子，包括用于目标识别的模块化骨架，用于调节亲电性的部分以及多种翻译后酰基取代基。
作者合成了一个具有骨架结构多样性的CyMPSAs文库，希望能提高CyMPSAs与蛋白质组中不同蛋白的相互作用，并且利用相对应的酰化抗体（例如anti-Kac）对每个CyMPSA与蛋白的反应性和选择性进行定性分析，便于针对不同的应用场景（例如可溶蛋白和膜蛋白）选择合适的化合物。此外，利用CyMPSAs试剂还可以给赖氨酸衍生出不同的酰化修饰和功能基团，例如丁酰化，巴豆酰化，豆蔻酰化，可进行点击化学的炔基把手和可富集的脱硫生物素等。为了对人工引入的酰化修饰进行准确定量，作者设计了一种竞争性的化学蛋白质组学策略ABAP，该策略利用CyMPSAs和赖氨酸探针来进行配体的发现和酰化位点的定量。简而言之，首先用CyMPSAs处理活细胞，然后在细胞裂解液中用CyMPSAs探针P1或STP酯探针P2富集赖氨酸位点，随后进行酶切，富集，TMT标记，质谱检测和分析。随后作者以乙酰化修饰为例，对内源性乙酰化位点和人工引入的乙酰化位点进行了分析。
作者利用该方法，发现视黄醇代谢中一个关键酶醛酮还原酶家族1成员B10 (AKR1B10)的K125乙酰化的重要作用。K125是AKR1B10内源性乙酰化位点，位于底物结合口袋附近，作者利用CyMPSAs 4和10可以特异引起K125的乙酰化，也发现了另一个乙酰化位点K22，并且证明了K125乙酰化修饰对酶活的增强作用，可以利用CyMPSAs实现了对蛋白的功能调节。
综上，本文研究开发了一种赖氨酸酰化组分析方法，可用于研究酰化修饰的位点和调节蛋白的功能。
本文作者：MB
责任编辑：WYQ
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c09073
文章引用: 10.1021/jacs.4c09073
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