Chem. Sci. | 用于蛋白质赖氨酸5-羟基化分析的结构异构选择性化学蛋白质组学策略

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分享一篇发表在Chemical Science上的文章:A Constitutional Isomer Selective Chemical Proteomic Strategy for System-wide Profiling of Protein Lysine 5-Hydroxylation,通讯作者是明尼苏达大学双城分校的Yue ChenJeongsik Yong两位教授,他们的研究方向主要聚焦于翻译后修饰和对基因表达的重编程。在这篇文章中,作者报道了一种对赖氨酸5-羟基化进行选择性分析的化学蛋白质组学策略。

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赖氨酸羟基化(Hyl)是一种进化保守的蛋白质翻译后修饰,广泛参与蛋白质结构维持、RNA加工和表观遗传学调控。在结构上,赖氨酸羟基化可以分为5-羟基化、4-羟基化和3-羟基化。然而目前仍然缺乏研究赖氨酸羟基化的亲和富集策略和区分不同结构异构体的工具。
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考虑到邻二醇的高碘酸裂解已经广泛应用于蛋白质糖基化的研究中,而赖氨酸5-羟基化的结构与邻二醇具有化学相似性。因此作者猜测高碘酸可以选择性将5-羟基化氧化为醛,而对其他羟基化形式没有反应性。随后,利用酰肼微珠将氧化得到的带有醛基的修饰肽进行富集。最后通过甲氧胺将修饰肽解离,进行质谱鉴定。

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于是作者首先在小分子模型上验证了高碘酸对不同羟基化赖氨酸的反应,证明了只有5-羟基化能够被选择性氧化为醛,并与甲氧胺偶联。作者进一步在修饰标肽上对这两步反应的效率进行了评估,结果显示两步反应都可以以较高效率发生。

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验证了方法的可行性之后,作者就构建了基于高碘酸氧化和酰肼富集的化学蛋白质组学流程。基于这一流程,作者一共鉴定到1618个赖氨酸5-羟基化位点,大大拓展了对这一修饰底物谱的认知。其中作者关注到在组蛋白上的5-羟基化修饰集中在H1和H2B上,这与乙酰化和甲基化等富集在H3和H4上的组蛋白修饰有着明显的不同。随后作者进一步对鉴定到的修饰位点进行了生物信息学分析。并通过将修饰writer蛋白JMJD6进行过表达,对JMJD6介导的5-羟基化修饰底物进行了深度分析。

总的来说,这篇文章基于高碘酸裂解和酰肼微珠富集的方式,实现了对赖氨酸5-羟基化修饰的结构选择性化学蛋白质组学分析。

本文作者:LCX
责任编辑:ZJ
原文链接:https://doi.org/10.1039/D4SC05397D
文章引用:10.1039/D4SC05397D

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