推薦一篇發表在Cell Chem. Biol.上的文章，題目為“Dynamic PRDX S-acylation modulates ROS stress and signaling”，通訊作者是芝加哥大學的Bryan C. Dickinson老師，研究方向主要有蛋白質工程、RNA療法和臨近標記。
ROS氧化應激通路是細胞中重要的信號通路之一，在異常過量表達之后會導致2型糖尿病等疾病。關于這一通路的調控機制目前還未完全明了。文章作者揭示了一個新的ROS通路調控機制——PRDX的動態S-酰化修飾和APT活性改變了細胞的氧化還原環境。同時，文章也提供了一個新的通過熒光信號定量APT活性的方法。
PRDXs是細胞中的“清道夫”，負責清除過量的過氧化物。一般而言，該家族被分為三類：典型2-Cys (PRDX1-4)，非典型2-Cys (PRDX5)和1-Cys (PRDX6)。作者先前的研究已經證實PRDX3和可以發生S-酰化修飾，并提出PRDX家族都可以發生S-酰化修飾的假設。為了驗證這一假設，作者首先對蛋白提取物進行ABE(acyl-biotin exchange)實驗，結果證明PRDX的其他類型也可以發生S-酰化修飾。之后，為了證明修飾的來源之一是棕櫚酸，作者進行了代謝標記實驗，使用了重標17-ODYA模擬棕櫚酸并利用其炔基把手對目標蛋白進行富集。 結果顯示棕櫚酸參與到S-酰化過程中，且這一過程是HA依賴的，說明修飾的形式是硫酯鍵。
因為PRDX家族普遍有兩個Cys，其中主要發生S-酰化的位點可能為Cr也可能為Cp。作者從PRDX5的研究結果出發，假設所有PRDX家族的主要S-酰化位點是Cp。為了驗證這一結論，他們把PRDX1/2/3/4/6都過表達并且將Cp突變為Ser，結果觀察到PRDX S-酰化水平的下降。同時，他們將一些PRDX的Cr位突變后發現S-酰化水平沒有發生明顯改變。這些結果說明Cp是PRDX的主要S-酰化位點。
為了闡明PRDX的S-酰化是否收到酶的調控，作者首先使用2BP對其進行處理。2BP是一種棕櫚酰化抑制劑，通過抑制DHHC-PATs相關通路抑制S-酰化。但ABE實驗結果發現抑制劑處理對PRDX1/2/4/6沒有影響。作者又使用APTs的抑制劑，PalmB，發現PRDX2/3/4/6酰化上調，而PRDX1在另一些細胞系里也表現出上調。這些結果說明PRDXs受到APT活性的調控。在外源加入過氧化氫后，作者觀察到PRDX的S-酰化水平快速大幅下降，尤其是PRDX2/6。這說明在氧化應激時， PRDX的S-酰化修飾將快速脫去，以便拮抗高氧化環境。接下來，作者猜測PRDXs應該也能在ROS以外的其他一些細胞生理條件下表現出響應，比如EGF（表皮細胞生長因子，抗氧化）。作者發現，在細胞用EGF處理后，PRDX的S-酰化先短時間內上調后下降回基線。這一結果也再次證明了先前結論。
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因為PRDX的S-乙酰化水平通過APT進行調控，所以建立APT活性評價體系是必要的。具體的機理是APT可以對DPP結構去乙酰化，從而使得DPP結構改變，發出紅色熒光。作者隨后測試了這一化合物在雙色熒光成像中的應用潛力。同時，作者證明該結構在APT不存在時的氧化應激條件下非常穩定，說明該結構僅響應APT。作者隨后利用這一檢測手段重復了ROS氧化應激以及EGF處理的實驗結果，得到了一致的結論。說明PRDX得S酰化受到APT活性調控。DPP指示的APT活性可以間接指示PRDX S-酰化水平。
總而言之，作者發現PRDX的可逆動態S-酰化是一種對細胞氧化還原環境的響應。PRDX的S-酰化水平受到APT活性影響，APT活性與S-酰化水平負相關。作者建立了APT活性檢測方法用于指示APT活性，并間接指示PRDX S-酰化水平。
本文作者：ZYH
責任編輯：WYQ
DOI：10.1016/j.chembiol.2025.01.009
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2025.01.009
