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分享一篇发表在ACS Chem. Biol.上的文章:12/15-Lipoxygenase-Derived Electrophilic Lipid Modifications in Phagocytic Macrophages,第一通讯作者是日本庆应义塾大学的Makoto Arita教授,他的研究方向聚焦于阐明调节炎症和组织稳态的内源性脂质介质的结构和功能。
巨噬细胞通过吞噬作用去除凋亡细胞和细胞碎片的过程被称为胞葬作用。精细定位的肌动蛋白聚合是这一过程必不可少的典型标志。在高胞葬作用活性的小鼠腹膜巨噬细胞中表达的12/15-脂氧合酶(12/15-LOX)会在胞葬作用期间增强细胞中位点特异性肌动蛋白聚合,然而这一调节过程的分子机制仍不清楚。在这篇文章中,作者利用ABPP技术分析了胞葬作用中小鼠腹膜巨噬细胞中12/15-脂氧合酶衍生的亲电脂质修饰。
考虑到LOX等脂肪酸加氧酶可能代谢多不饱和脂肪酸产生多种脂质衍生亲电试剂(LDE),这些LDE可以通过修饰蛋白质组中的半胱氨酸残基调节细胞响应。因此作者首先通过ABPP技术对胞葬作用中巨噬细胞的半胱氨酸反应性进行了分析。作者使用含有磷脂酰丝氨酸(PS)的无蛋白脂质体处理巨噬细胞,模拟被吞噬的凋亡细胞,避免来自凋亡细胞的蛋白质对巨噬细胞蛋白质组产生干扰。利用基于DBIA探针的TMT-ABPP,作者鉴定到了2844个半胱氨酸位点,其中有149个在对照/PS脂质体处理组之间反应性有明显变化。其中大约一半反应性改变的半胱氨酸与氧化还原反应有关,反映了吞噬过程中腹膜巨噬细胞亲电环境的变化。
随后作者对腹膜巨噬细胞进行了基于LC-MS/MS的脂质组学分析,结果显示12/15-LOX衍生的LDE在PS脂质体处理后有所增加。于是作者将此前文章中使用炔基脂肪酸进行化学蛋白质组学鉴定到的12/15-LOX衍生的LDE修饰蛋白与本文鉴定的半胱氨酸反应性降低的蛋白质进行比较,重叠部分包括来自15种蛋白质的18个半胱氨酸。其中,作者关注到Cofilin-1的Cys139和Cys147作为潜在的12/15-LOX衍生的LDE修饰位点,并通过基于凝胶的标记对这种修饰进行了验证。
进一步,作者使用基于荧光的芘修饰肌动蛋白进行体外检测,确定了12/15-LOX衍生的LDE会通过修饰Cys139和Cys147减弱Cofilin-1的肌动蛋白解聚活性,稳定细胞中的丝状肌动蛋白。作者还通过pHrodo染色的凋亡胸腺细胞处理腹膜巨噬细胞,通过流式细胞术定量巨噬细胞的吞噬活性,结果显示12/15-LOX衍生的LDE会显著增强巨噬细胞的胞葬作用。
总的来说,这篇文章利用ABPP技术鉴定小鼠腹膜巨噬细胞胞葬作用中反应性改变的半胱氨酸位点,确定12/15-LOX衍生的LDE会通过修饰Cofilin-1增强细胞胞葬作用活性。

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