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 近日，北京大學化學與分子工程學院、北京大學合成與功能生物分子中心、北大-清華生命科學聯(lián)合中心王初課題組在Journal of American Chemical Society雜志上發(fā)表了題為“Chemoproteomic profiling of itaconation by bioorthogonal probes in inflammatory macrophages”的論文。在這項工作中，他們開發(fā)了新型衣康酸修飾探針工具，并結(jié)合定量化學蛋白質(zhì)組學技術(shù)，首次實現(xiàn)了炎癥巨噬細胞中衣康酸修飾半胱氨酸位點的大規(guī)模直接鑒定，并且進一步揭示了衣康酸對細胞程序性壞死過程的調(diào)節(jié)作用。

  衣康酸是近些年來被發(fā)現(xiàn)具有顯著抗炎抗菌活性的代謝物分子，它在病原菌侵染或者脂多糖刺激的炎癥巨噬細胞中會大量產(chǎn)生，濃度可達到毫摩級別，并廣泛參與到抗炎信號通路中。由于衣康酸具有共軛不飽和雙鍵結(jié)構(gòu)，它可以通過邁克爾加成反應共價修飾蛋白質(zhì)中的半胱氨酸殘基，通過影響底物蛋白的活性和功能從而調(diào)節(jié)炎癥反應過程。此前，王初課題組和陳興課題組共同合作發(fā)展了新型半胱氨酸靶向非天然糖探針，并結(jié)合競爭性化學蛋白質(zhì)組學技術(shù)首次在組學水平上對衣康酸的半胱氨酸修飾位點進行系統(tǒng)的分析，并成功發(fā)現(xiàn)了260個高置信度的衣康酸修飾位點。其中，衣康酸可以修飾和抑制糖酵解通路中關(guān)鍵蛋白ALDOA，LDHA和GAPDH，進行負反饋調(diào)節(jié)抵抗炎癥（Nature chemical biology 2019, 15 (10), 983-991.）。然而，該方法只能在細胞裂解液中進行，并且由于是一種基于競爭標記的方法，所以只能間接地檢測衣康酸在半胱氨酸上的修飾。為了解決以上局限性，在本工作中，作者們發(fā)展了一種帶有生物正交基團的新型衣康酸探針-- ITalk, 它可以有效地進入細胞中并實現(xiàn)活細胞內(nèi)衣康酸修飾蛋白的直接捕捉，再結(jié)合定量蛋白質(zhì)組學對衣康酸修飾蛋白和位點進行大規(guī)模分析和鑒定（圖1）。作者們在炎癥誘導的巨噬細胞中鑒定到屬于862個蛋白的1164個半胱氨酸位點，這其中包括許多參與到炎癥免疫響應和宿主防御相關(guān)調(diào)節(jié)通路中的關(guān)鍵蛋白，例如炎性小體、信號轉(zhuǎn)導、轉(zhuǎn)錄和細胞死亡相關(guān)蛋白，暗示衣康酸可通過調(diào)節(jié)多種通路來影響巨噬細胞功能。其中，作者們發(fā)現(xiàn)程序性壞死通路中的關(guān)鍵蛋白RIPK3的Cys360為衣康酸主要的修飾位點，且衣康酸在該位點的修飾能夠促進RIPK3和下游蛋白MLKL的磷酸化，從而促進RIPK3信號通路介導的細胞壞死。

圖1：帶有生物正交基團的衣康酸探針用于炎癥刺激的巨噬細胞中衣康酸修飾的鑒定

  本論文的通訊作者為北京大學化學與分子工程學院、北京大學合成與功能生物分子中心、北大-清華生命科學聯(lián)合中心的王初教授，共同第一作者是其指導的生命科學聯(lián)合中心2014級博士畢業(yè)生秦為和2016級博士研究生張艷玲。王初課題組博士后唐歡、劉源，化學院2019級研究生劉東陽、2014級博士畢業(yè)生陳影等合作者為本課題做出了貢獻。該工作受到科技部、基金委、北京分子科學國家研究中心、教育部生物有機和分子工程重點實驗室的支持。

原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b11962