2022 年6 月27 日,Nature Methods期刊在線發(fā)表了我校郝海平/葉慧團(tuán)隊(duì)的最新研究工作成果(Cyclic immonium ion of lactyllysine reveals widespread lactylation in the human proteome)。2019級(jí)博士研究生皖寧和2018級(jí)碩士研究生王念為本論文的共同第一作者,我校葉慧研究員、郝海平教授和南京中醫(yī)藥大學(xué)王南溪教授為本文的共同通訊作者,中國藥科大學(xué)為本文的第一通訊單位。該工作的主要合作者包括王廣基院士、邵暢博士和余思琴、張漢卿、王德祥、陸文捷、孔影、王鑫淼、呂浪浪等;我校藥科院江蘇省藥物代謝動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)該工作的開展給予了大力支持。
該工作針對(duì)乳酸是否可以直接共價(jià)修飾非組蛋白進(jìn)而發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)的科學(xué)問題,提出在公共的人類蛋白質(zhì)組深度測序數(shù)據(jù)中搜索乳?;揎椀男碌孜锏鞍椎牟呗浴H欢?,由于從非富集的蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)中檢索修飾的假陽性率極高,若能發(fā)現(xiàn)修飾特異性的特征離子則能通過譜圖篩選,顯著降低鑒定的假陽性率,揭示真實(shí)修飾位點(diǎn)和靶蛋白,指導(dǎo)后續(xù)的生物學(xué)驗(yàn)證?;诖诵枨螅搱F(tuán)隊(duì)通過合成和研究模型乳?;亩蔚淖V圖,首次發(fā)現(xiàn)了攜帶乳?;揎椯嚢彼岬亩嚯脑谂鲎彩抑薪?jīng)過二級(jí)斷裂會(huì)形成鏈狀亞胺離子,該離子經(jīng)過脫氨形成次生碎片——環(huán)狀亞胺離子。進(jìn)一步通過分析生物樣本中富集的大量乳?;栃噪亩?,再以近十萬條人類蛋白質(zhì)組的非修飾肽段譜圖作為陰性對(duì)照,確證了環(huán)狀亞胺離子指征乳?;揎椀撵`敏度和特異性,提出該離子作為判定數(shù)據(jù)庫檢索的乳酰化真實(shí)與否的金標(biāo)準(zhǔn)。
基于該診斷離子策略,研究者從現(xiàn)有的非富集、大規(guī)模人類蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)資源中挖掘了全新的、豐富的乳?;揎椀孜锏鞍缀臀稽c(diǎn)的信息,特別是從2020年Nature Methods發(fā)表的Meltome Atlas庫的人類細(xì)胞蛋白質(zhì)組熱穩(wěn)定性數(shù)據(jù)中,發(fā)現(xiàn)乳?;揎椄叨雀患谔墙徒馔贰F渲?,代謝酶ALDOA的乳酰化修飾存在于多種人類腫瘤細(xì)胞系且修飾占位比高,引發(fā)了乳?;揎椪{(diào)節(jié)代謝酶活性等功能,進(jìn)而調(diào)控糖酵解通路的猜想。
郝海平、葉慧團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步聯(lián)合王南溪課題組,利用先進(jìn)的化學(xué)生物學(xué)技術(shù)——基因密碼子擴(kuò)展技術(shù),首次實(shí)現(xiàn)向靶蛋白ALDOA 定點(diǎn)引入乳酰化修飾,并發(fā)現(xiàn)修飾后酶活性顯著降低,揭示了乳酸蓄積后,能通過共價(jià)修飾糖酵解通路的上游代謝酶,抑制糖酵解活躍度的反饋調(diào)節(jié)機(jī)制,對(duì)生物化學(xué)領(lǐng)域現(xiàn)有的“終產(chǎn)物抑制”的調(diào)控模式進(jìn)行了補(bǔ)充。
綜上,該研究表明乳?;菑V泛存在于人類組織和細(xì)胞中的一種非組蛋白特異性的、具有生物學(xué)功能的翻譯后修飾。該示蹤技術(shù)的應(yīng)用能夠助力在未來發(fā)現(xiàn)更多樣的乳酰化修飾蛋白,并且揭示乳酰化修飾的動(dòng)態(tài)變化與乳酸紊亂驅(qū)動(dòng)炎癥、腫瘤等重大慢性疾病發(fā)生發(fā)展的關(guān)聯(lián),提示新的治療靶點(diǎn)。該工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、中國藥科大學(xué)興藥學(xué)者計(jì)劃、天然藥物活性組分與藥效國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主研究課題、中央高?;究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)等資助。