分享一篇发表在PNAS上的文章，题目是“DPF2 reads histone lactylation to drive transcription and tumorigenesis”，通讯作者是来自天津医科大学的张锴教授，主要研究方向是利用蛋白组学等手段进行蛋白翻译后修饰研究。
蛋白质赖氨酸乳酰化是一种新型的可在组蛋白上发生的蛋白质翻译后修饰，能够对转录等重要的生命过程进行调节，但由于其读取蛋白仍未被发现，蛋白质乳酰化介导下游效应的机制仍不清楚。因此，在这篇文章中，作者将光亲和探针与定量蛋白质组学方法相结合，发现DPF2为H3K14la的读取蛋白，并阐明了其功能与下游效应。癌细胞通常会表现出糖酵解水平的升高，其中乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase, LDH）催化的代谢反应会产生高水平的乳酸，并反过来促进组蛋白乳酰化。因此，作者首先研究了宫颈癌（cervical cancer, CC）中LDH的水平，通过基因表达谱交互分析，作者发现LDH在CC中显著上调，LDH水平更高的患者存活率更低，并且癌细胞的增值会受LDH抑制剂抑制，证明LDH表达与癌细胞息息相关。通过WB分析，作者证明乳酸存在下，宫颈癌细胞的乳酰化水平整体上升，并且组蛋白H3K14la也会特异性地显著上升，作者也鉴定到了公认的乳酰化供体，乳酰辅酶A水平的上升。接下来，作者对H3K24la的读取蛋白进行了蛋白质组学鉴定，作者将H3K24la的肽段和光交联剂由聚乙二醇链组装在纳米金颗粒上，设计了一种H3K24la探针，用于H3K24la靶标蛋白的标记和捕获。作者将H3K14la探针和作为对照的H3K14探针分别与核提取物一起孵育，并在紫外线照射下触发光交联，通过严格洗涤和离心排除非特异性结合蛋白，然后进行on beads消化，LC-MS/MS检测和无标定量。作者总共获得了170个候选蛋白，其中包括蛋白质去乳酰化蛋白HDAC3（eraser）以及一些被发现可以响应乳酰化修饰的蛋白。作者从组学数据中观察到了几个与转录相关的蛋白，其中包括DPF2。DPF2是BAF染色质重塑复合体的一个亚基，与癌症有关，并被发现可以识别组蛋白乙酰化和巴豆酰化。由于DPF2的双指结构域（double PHD finger, DPF）具有结合乙酰化组蛋白的活性，作者重组表达了DPF2的DPF结构域，并与组蛋白H3K14（1-20）的肽段进行了等温滴定量热法 （ITC），H3K14la、H3K14ac 和未修饰肽的结合解离常数 （Kd） 分别为 0.60 μM、0.65 μM 和 >100 μM，证明DPF2的DPF结构域确实可以直接结合H3K14la。在进行分子对接后，作者认为该蛋白的D274、F275、R300和E326是结合H3K14la的关键残基，通过构建突变蛋白再进行ITC实验，作者证明了这些残基都是结合的关键残基。作者在Hela细胞中过表达了Flag标记的DPF2及其突变体，并通过下拉实验证明了乳酸化组蛋白H3确实被WT-DPF2而不是其突变体捕获。并通过免疫荧光证明了WT-DPF2和H3K14la产生的信号产生高达0.77的Pearson相关系数，从而证实了它们在细胞中的共定位。作者随后对Hela细胞进行了乳酸预处理的CUT&Tag测定，发现DPF2可能不仅被H3K14la募集到染色质中，DPF2可能识别启动子处的H3K14la标记，以DPF结构域依赖性方式介导基因转录。作者发现，DPF2的敲除导致细胞增殖和集落形成能力显著降低，这表明H3K14la可能主要通过识别DPF2发挥作用。然而，WT-DPF2的异位表达，而不是其突变体，能够恢复这种减少。总之，作者通过光交联蛋白质组学方法，鉴定了一种新型的乳酰化读取蛋白DPF2。https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2421496121原文引用：DOI：10.1073/pnas.2421496121
目前评论：