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分享一篇發(fā)表在Nature Chemical Biology 上的文章“Lysine l-lactylation is the dominant lactylation isomer induced by glycolysis”，通訊作者是來自芝加哥大學的趙英明教授、威斯康星大學麥迪遜分校的李靈軍教授、四川大學的戴倫治教授以及北京大學的張迪教授。研究方向包括蛋白組學、神經(jīng)肽組學、蛋白翻譯后修飾等。在本文中，作者發(fā)展了區(qū)分乳酰化修飾異構(gòu)體的方法，并證明了L-乳酰化是糖酵解誘導的主要乳酰化異構(gòu)體。

乳酰化修飾（KL-la）是一種由L型乳酸所介導的蛋白翻譯后修飾。在細胞中，這種修飾具有另外兩種同分異構(gòu)體，分別是由甲基乙二醛（MGO）直接與Lys反應(yīng)生成的Kce修飾，以及MGO先與GSH中的半胱氨酸殘基反應(yīng)生成LGSH中間體，再轉(zhuǎn)移到Lys上形成的KD-la修飾。而這三種修飾在沃伯格效應(yīng)中的作用以及核定位等方面的研究中經(jīng)常被混淆。因此，作者分別發(fā)展了抗體富集法和化學衍生法兩種策略來區(qū)分這三種修飾形式，并發(fā)現(xiàn)KL-la是糖酵解和沃伯格效應(yīng)的主要響應(yīng)者。

首先，作者分別制備了KL-la、KD-la和Kce三種修飾的單克隆抗體，并采用WB實驗結(jié)果驗證了這三種抗體都具有較高的特異性。隨后，作者希望采用另一種正交的策略來區(qū)分這三種修飾。HPLC檢測結(jié)果表明Kce與Kla在色譜上保留時間不同，可以實現(xiàn)分離。而KD-la和KL-la由于僅有一個手性中心不同難以在反相柱上實現(xiàn)分離。為解決這一問題，作者采用Mosher試劑與乳酰化Lys反應(yīng)，應(yīng)該是通過衍生化放大手性中心的結(jié)構(gòu)差異使得二者在色譜上的保留時間產(chǎn)生差異，他們也證明了反應(yīng)后確實能夠區(qū)分KD-la和KL-la。

接下來，為證明組蛋白上的主要修飾形式，作者采用重標Lys培養(yǎng)細胞，獲得重標的組蛋白，并摻入輕標的KL-la、KD-la和Kce標準品進行化學衍生和LC-MS/MS檢測。他們發(fā)現(xiàn)內(nèi)源修飾與KL-la共流出，表明細胞中組蛋白上的乳酰化修飾為KL-la。此外，為研究響應(yīng)糖酵解過程的主要修飾形式，作者也采用了高低濃度葡萄糖處理細胞，混合輕/重標的組蛋白，并采用酶切加PTM特異性抗體富集的方式來檢測這三種修飾豐度的變化。他們發(fā)現(xiàn)在高糖條件下KL-la的含量上升，且升高的位點位于核心組蛋白，而另兩種修飾形式?jīng)]有明顯變化。他們也通過WB實驗發(fā)現(xiàn)在抑制糖酵解途徑后KL-la的信號下降。這些結(jié)果表明了KL-la主要受到糖酵解過程的調(diào)控。最終，作者也通過加入重標L型乳酸或重標D葡萄糖，采用同位素示蹤的方式證明了糖酵解所介導的KL-la是由乳酰CoA所介導的。

總的來說，在本文中作者分別采用特異性抗體以及化學衍生這兩種正交的策略實現(xiàn)了L乳酰化修飾及其同分異構(gòu)體的區(qū)分，并證明了KL-la是響應(yīng)糖酵解過程的主要修飾類型。

本文共同第一作者高晉君博士現(xiàn)任職于北京大學深圳研究生院，任助理教授/特聘研究員，課題組長，博士生導師。高晉君博士畢業(yè)于北京大學前沿交叉學科研究院，導師為王初教授，博士期間發(fā)展了一系列創(chuàng)新的蛋白質(zhì)組學方法，以提高（化學）蛋白質(zhì)組學中的鑒定靈敏度和定量效率。隨后在芝加哥大學進行博士后研究，合作導師為世界知名蛋白質(zhì)組學專家趙英明教授，從事組蛋白翻譯后修飾相關(guān)研究，期間工作為乳酰化研究領(lǐng)域奠定了重要基礎(chǔ)。高晉君博士以（共同）第一作者在Nature Chemical Biology，Science Advances，ACS Central Science等高水平雜志發(fā)表論文多篇，作為重要參與人在Nature,?Nature Communications等雜志上合作發(fā)表論文十余篇。

高晉君課題組將在化學生物學、蛋白質(zhì)組學、蛋白質(zhì)翻譯后修飾、表觀遺傳學和癌癥生物學等多個交叉領(lǐng)域開展研究工作。課題組致力于開發(fā)創(chuàng)新的蛋白質(zhì)組學技術(shù)，并結(jié)合前沿的化學和分子生物學工具，探索蛋白質(zhì)翻譯后修飾參與細胞過程和疾病發(fā)病的功能機制，以識別疾病標的物，并發(fā)現(xiàn)新的治療靶點和藥物。課題組誠聘化學生物學、蛋白質(zhì)組學、有機化學、藥物化學、癌癥生物學及相關(guān)方向的博士后2名（年薪不低于40萬/年+校內(nèi)公寓），有意者請聯(lián)系高晉君博士gaojinjun@pku.edu.cn。詳細招聘信息請見課題組網(wǎng)站：
https://web.pkusz.edu.cn/jinjungaolab/opening/

本文作者：WYQ

責任編輯：WYQ WFZ

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41589-024-01680-8

文章引用：10.1038/s41589-024-01680-8

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