分享一篇发表在JACS上的文章：Pools of Independently Cycling Inositol Phosphates Revealed by Pulse Labeling with 18O-Water，通讯作者是来自弗莱堡大学的Henning Jacob Jessen教授和洛桑大学的Andreas Mayer教授。

可溶性细胞磷酸肌醇InsPs是一类具有重要生物学功能的分子，在细胞内信号转导、代谢调控以及细胞结构维持等诸多生理过程中发挥关键作用。传统观点认为磷酸肌醇代谢存在线性代谢通路和分支代谢通路，但对其代谢转化的精细调节模式以及是否存在独立循环池等问题仍缺乏清晰认识。

在InsPs代谢中，磷酸基团的位置和数量发生动态变化，通常需要用到3H或者14C进行标记，以及阴离子交换高效液相色谱法分离，但耗时需要一到数天。最近有研究使用了毛细管电泳-质谱法（CE-MS）来检测InsP和PP-InsP的绝对水平，并通过葡萄糖和肌醇的稳定同位素13C标记揭示了从膜脂质或葡萄糖合成可溶性InsP的途径。

尽管这些方法可用于分离和量化InsPs和PP-InsPs的稳态水平，但磷酸基团相互转化的快速动力学过程仍然难以捕捉。因此，本文作者采用18O-H2O脉冲标记的方法来探究磷酸肌醇的代谢转化情况。在细胞代谢过程中，水参与众多生化反应，包括磷酸肌醇代谢相关反应。当作者向细胞体系中加入18O-H2O时，磷酸肌醇代谢过程中的氧化还原反应等会利用18O-H2O，使得肌醇磷酸分子中特定位置的氧原子被18O标记。通过精准检测和分析不同时间点肌醇磷酸分子中18O的掺入情况，能够推断出肌醇磷酸在细胞内的代谢周转速率、路径以及是否存在独立循环的亚池等重要信息。

作者在酵母中验证了方法的可行性，发现在培养基中加入50% 18O-H2O，就几乎足以定量标记整个Pi池（磷酸盐的唯一来源），且标记时间是分钟级。随后，作者利用高氯酸提取代谢物并用CE-MS进行分析,从而可以确定 18O 在肌醇磷酸分子中的掺入情况，包括掺入的位点、掺入的程度以及不同时间点的变化趋势等关键数据。

进一步地，作者通过对比不同时间点磷酸肌醇中18O的掺入模式，并结合细胞代谢相关参数的综合分析，发现磷酸肌醇存在多个独立循环的亚池，每个亚池具有不同的代谢周转速率和代谢特点。例如，某些肌醇磷酸亚池在短时间内迅速掺入 18O 并快速代谢更新，而另一些亚池则表现出相对缓慢的代谢周转速率，且这些亚池之间在代谢过程中在一定程度上相互独立，有着各自独特的代谢循环路径。

总而言之，本文作者利用18O-H2O对磷酸肌醇进行标记，揭示了其独立循环池，有助于人们加深对其代谢动态的认知。

本文作者：MB

责任编辑：LZ

DOI：10.1021/jacs.4c16206

原文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c16206