近日，北京大學化學與分子工程學院、北大-清華生命聯(lián)合中心王初教授課題組與北京大學藥學院董甦偉教授課題組合作，在Journal of the American Chemical Society發(fā)表題為“Discovery of itaconate-mediated lysine acylation”的論文。在這項工作中，作者利用抗體“脫靶”富集結(jié)合開放式搜索策略，在巨噬細胞中發(fā)現(xiàn)了一種由衣康酸介導(dǎo)的賴氨酸上的新型翻譯后修飾——衣康?；揎?，并對該修飾及其前體衣康酰輔酶A在免疫響應(yīng)過程中的動態(tài)變化進行了表征。該修飾的發(fā)現(xiàn)為解釋衣康酸發(fā)揮免疫調(diào)控功能的機制提供了新的線索。

衣康酸（itaconate）是一類近年來發(fā)現(xiàn)具有免疫調(diào)控活性的內(nèi)源代謝物小分子，它被發(fā)現(xiàn)在病原菌刺激后的巨噬細胞中大量生成，并可通過結(jié)構(gòu)中的親電性α,β-不飽和羧酸結(jié)構(gòu)對蛋白上的活性半胱氨酸殘基進行邁克爾加成，這一翻譯后修飾被稱為“衣康酸修飾（itaconation）”。王初課題組此前先后通過競爭性ABPP策略以及生物正交的化學探針實現(xiàn)了巨噬細胞及病原菌中衣康酸修飾位點的大規(guī)模研究（Nat chem biol 2019,JAm Chem Soc2020, Chem Sci 2021）。近年來有研究暗示，衣康酸可能存在其它的調(diào)控途徑，但截至目前，尚無其它由衣康酸介導(dǎo)的修飾形式被報道。

作者在研究巨噬細胞經(jīng)衣康酸處理后琥珀?；揎椀乃阶兓瘯r，意外地通過開放式搜索在質(zhì)譜結(jié)果中發(fā)現(xiàn)了一個此前未知的翻譯后修飾，該修飾的數(shù)目隨著衣康酸的處理有著明顯提升，其對應(yīng)的分子式C₅H₄O₃正好吻合衣康酸通過結(jié)構(gòu)中的羧基與賴氨酸所形成的衣康?；揎?。由于賴氨酸上的?；揎椡ǔＲ詫?yīng)的?；o酶A作為前體，作者在巨噬細胞中檢測到了內(nèi)源衣康酰輔酶A的存在，其含量隨著衣康酸的處理有顯著上升，并確定了輔酶A連接在遠離雙鍵的羧基上。

作者進一步發(fā)現(xiàn)，使用細菌表面抗原模擬物刺激巨噬細胞后，衣康酰輔酶A及衣康?；揎椀乃骄酗@著上升。在三次生物學重復(fù)中作者共鑒定到87個高置信度的衣康?；揎椢稽c，其中包括一些存在多個修飾位點的蛋白，例如具有7個修飾位點的組蛋白H2B1B和多個糖酵解關(guān)鍵酶，暗示著衣康酰化修飾可能具有表觀遺傳調(diào)控和對糖酵解通路的調(diào)控作用。作者利用合成的重標修飾肽對修飾結(jié)構(gòu)進行了確證。

衣康?；揎椀陌l(fā)現(xiàn)為解釋衣康酸參與天然免疫調(diào)控機制提供了一條全新路徑。此外，這項工作采用的抗體“脫靶”富集+開放式搜索策略也為在復(fù)雜蛋白質(zhì)組中發(fā)現(xiàn)其它新型翻譯后修飾提供了新的思路。

內(nèi)源代謝物衣康酸通過生成衣康酰輔酶A在蛋白質(zhì)賴氨酸側(cè)鏈產(chǎn)生?；揎?/p>

王初、董甦偉為該論文的共同通訊作者，北京大學化學與分子工程學院博士生劉東陽、博士后肖偉弟，藥學院碩士生李昊亭為本文的共同第一作者，張艷玲，袁守麗、李成蹊等為該工作作出了重要貢獻。該工作得到科技部國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金委重大研究計劃、北京分子科學國家研究中心等項目資助。

來源：北京大學