分享一篇来自德克萨斯大学西南医学中心与哥伦比亚大学Yonghao Yu团队的文章，题目是“A Large-Scale Method to Measure the Stoichiometries of Protein Poly-ADP-Ribosylation”。本研究成功开发了一种可大规模定量测量蛋白质聚ADP核糖基化（PARylation）修饰水平（化学计量学）的蛋白质组学策略，首次在系统水平上揭示了该修饰的分布规律。

PARylation是一种在DNA损伤反应中起核心作用的可逆蛋白质翻译后修饰，但其修饰丰度（即多大比例的蛋白质分子被修饰）对蛋白功能至关重要，却一直难以在全蛋白质组尺度上进行测量。本研究巧妙地整合了化学性质温和的细胞裂解、高效的硼酸亲和富集和精心设计的稳定同位素（SILAC）滴定实验，建立了一套高灵敏度的定量流程。

该方法的核心在于利用硼酸珠对带有顺式二醇结构的PAR聚合物进行近乎100%的富集，结合SILAC标记，直接比较从处理细胞中富集到的修饰肽段（轻标）与从抑制PARylation的细胞中获得的总蛋白肽段（重标）的丰度比，从而计算出特定蛋白质的PARylation化学计量学。通过多梯度的混合比例，该方法成功地覆盖了跨越3个数量级的动态范围。

研究团队将这一方法应用于遭受氧化DNA损伤（H₂O₂处理）的细胞，首次系统性地定量了235个蛋白质的PARylation修饰丰度。结果显示，PARylation的化学计量学分布极广（从0.01%到35.48%），但大多数事件发生在较低水平（中位数为0.58%）。PARP1自身是修饰程度最高的蛋白之一（约33%），这与它在DNA损伤位点作为主要“信号发生器”和“招募平台”的角色相符。

最关键的生物学发现是，具有高修饰丰度（>1%）的蛋白质显著富集于转录调控和染色质重塑相关功能。例如，转录因子YY1的修饰丰度高达17.05%，染色质重塑因子CHD1L为5.67%。功能验证实验表明，CHD1L在DNA损伤后向染色质募集的比例与其PARylation化学计量学高度吻合，为这种定量数据与生物学功能（如染色质重定位）的直接关联提供了有力证据。

此外，研究还发现，在高度PARylated的转录因子中，Cys2-His2型锌指蛋白（C2H2-ZF）占据主导地位。这类蛋白已被报道是重要的PAR结合蛋白，提示PARylation可能通过直接修饰这些因子来调控其在DNA损伤响应中的功能。

总之，这项工作不仅建立了一个测量PARylation修饰水平的强大技术平台，还提供了一个宝贵的定量数据库。它揭示了高丰度PARylation事件在调控转录和染色质状态中的潜在核心作用，超越了传统上对PARylation主要参与DNA修复的认知，为深入理解这一复杂修饰的信号调控网络奠定了基础。

本文作者：LZH

责任编辑：TZS

DOI：10.1021/acschembio.5c00817

原文链接：https://doi.org/10.1021/acschembio.5c00817