推荐一篇发表在Analytical Chemistry上的文章，文章标题是“Isotopic Labeling-Enabled Chemical Proteomics Analysis Revealed Structural and Functional Features of Allysine Modifications in Mammalian Cells and Tissues”。文章通讯作者是来自明尼苏达大学双子城分校的Yue Chen教授，其课题组致力于开发新型蛋白质组学技术，以实现新型翻译后修饰的捕获与解析。本文中，作者通过化学蛋白质组学技术，成功捕获并揭示了醛赖氨酸的修饰位点及其相关功能。

醛赖氨酸是一种重要的新型翻译后修饰，具有调控蛋白质相互作用与活性的生物学功能，同时也被认为是特定代谢及生理学环境下的氧化应激标志物。此类修饰可通过酶促或者非酶促机制，由天然赖氨酸的ε-氨基通过氧化并脱除，进而形成了具有反应活性的醛赖氨酸。此前的研究中，虽然已经证明了醛赖氨酸具有重要的生物学功能，由于其较高的反应活性，并与天然残基具有微小的质量差异，因此研究者难以对其实现组学层面的捕获与解析。

为了解决这一问题，本文中，作者设计并建立了新型醛赖氨酸捕获与释放策略，以实现此类修饰的精准解析。首先，研究者通过变性缓冲体系快速裂解组织或细胞样品，以防止醛基变性。随后，将胰蛋白酶消化后的肽段与肼基连接的琼脂糖凝脂混合孵育，即通过席夫碱反应形成的共价键实现醛基类修饰的富集。最后，他们创新性地使用同位素取代的甲氧胺对样品进行竞争性洗脱，实现目的修饰位点的释放的同时，避免了与天然存在的另一种翻译后修饰（赖氨酸二甲基化修饰）的分子量重叠而引入假阳性。

基于此策略，研究者对活细胞与组织中的大量样品中的醛赖氨酸修饰进行了捕获与表征。有趣的是，研究者在检测中发现，甲氧胺基团会在邻近α-氨基的进攻下，发生中性丢失。通过此类中性丢失的特征进行有效识别，他们显著地提高了醛赖氨酸的鉴定效率。由此，他们在293T和HCT116细胞中，共鉴定到来自349个蛋白的434个醛赖氨酸修饰位点，相比于此前通过生化实验注释的20个位点来说，鉴定效率显著提高。对侧翼序列进行分析，他们发现，修饰位点附近存在大量的小的非极性氨基酸残基，例如甘氨酸和脯氨酸，同时酸性残基也被显著地富集。最后，研究者将这一策略同样应用于小鼠组织中醛赖氨酸位点的检测中，并实现了此修饰的有效鉴定。基于此，研究者认为，在正常生长条件下，醛赖氨酸底物及其他羰基衍生化靶标广泛存在于细胞系和组织中，参与培养细胞胞质与细胞核内蛋白质折叠、翻译及RNA剪接等多种基础细胞过程，以及小鼠组织中的肌肉系统和能量代谢过程。

综上，本文中，作者通过同位素辅助的化学蛋白质组学技术，实现了活细胞与组织中的醛赖氨酸化修饰的捕获与表征。在未来的研究中，结合定量分析技术，本文策略在研究细胞和组织中氧化应激诱导的羰基化方面可能具有广泛的应用前景。

本文作者：KLH

责任编辑：LZ

DOI：10.1021/acs.analchem.5c00660

原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5c00660