携手同行，景杰生物合作老师文章鉴赏

景杰生物/报道

随着9月的来临，我们又迎来了一个新的学期。

最近几周，我们目睹到成千上万的学子迈入高校，开启了人生的新篇章，也感受到“教师节”下自成蹊的桃李师恩；经历了2018年中国“未来科学奖”的颁布，也见证了美国“Albert Lasker大奖”的尘埃落定。

在这个丰收的季节里，蛋白组学与修饰组学的项目文章同样也收获颇丰，相关文章多次发表在CNS等专业学术杂志上。在与客户携手合作的过程中，景杰生物秉承着专业、专注的工匠精神，用蛋白质组学技术及修饰组学技术等，不断为客户创造价值，解决一个又一个的科研难题。

8、9两月间，景杰生物合作的老师发表高水平文章近20篇，包括芝加哥大学赵英明教授课题组等科学家报道，首次发现赖氨酸苯甲酰化修饰（Nature Communications）；中山大学李旭日组等科学家发文：mTOR丙二酰化修饰参与脂肪酸合成抑制介导的血管生成损伤过程（Cell Metab）等等等等，今天我们从其中选择最新的7篇分享给大家。

表观遗传领域：

01.芝加哥大学赵英明教授课题组等：首次发现：赖氨酸苯甲酰化修饰（Nature Communications）

医学领域：

02.中山大学李旭日组等：mTOR丙二酰化修饰参与脂肪酸合成抑制介导的血管生成损伤过程（Cell Metab）；

03.中国医科大学附属盛京医院李达教授组：男性射精禁欲期后精子蛋白质组和体外受精生殖结果的鉴定（Mol Cell Proteomics）；

04.中国科大徐晓玲组：SAHA处理对赖氨酸二羟基异丁酰化修饰及其与乙酰化和巴豆酰化关系的全面分析（J Proteome Res）；

合成生物学：

05. 华东理工大学生物工程学院叶邦策教授课题组：酰化修饰--微生物调控酰化辅酶A生物合成的“普世”机制（Cell Chem Biol.）

食品工程领域：

06.江苏大学张红印组：巴豆酰化组学参与红酵母对棒曲霉素响应机制（Frontier in Micro）；

中药领域：

07.南中医段金熬组刘睿老师发文：定量蛋白质组学分析为濒危物种犄角可持续替代品的鉴定和应用提供进一步证据（Electrophoresis）；

01. Lysine benzoylation is a histone mark regulated by SIRT2

首次发现：赖氨酸苯甲酰化修饰

Nature Communications (2018) 9:3374 | DOI: 10.1038/s41467-018-05567-w

苯甲酸钠是被广泛使用的食品添加剂，FDA允许在食品中不高于0.1%的添加量，同时苯甲酸钠也被作为治疗高血氨症的药物。有报道指出，摄入苯甲酸钠可能会对人的健康产生伤害，用于治疗目的的苯甲酸钠若剂量不合适也会导致健康问题，但是对于苯甲酸钠影响人类健康的分子机制的研究并不明朗。近日赵英明教授发现了发生在赖氨酸上的新型修饰-----苯甲酰化修饰，运用生物质谱与生物化学的方法鉴定出位于组蛋白的22个赖氨酸可发生苯甲酰化修饰，该种修饰会受到苯甲酸钠的激发，并受到SIRT2的调节。CHIP-Seq和RNA-Seq数据揭示出苯甲酰修饰主要集中在基因的启动子上，且其生理功能与乙酰化并非完全相同，会通过影响基因表达水平调控响应的通路。

作为赖氨酸上的新型酰化修饰，苯甲酰化修饰显得与众不同，它是已知的发生在赖氨酸上的唯一含有苯环的修饰，其修饰基团较大（是乙酰化的2倍）且有较强的疏水性（是乙酰化的3倍）。组蛋白通过乙酰化调节与DNA的相互作用进而调控基因的表达水平，而拥有更加显著结构影响力的苯甲酰化修饰可以预见对基因的调控作用会更加明显，作者猜测有蛋白质能够特异性识别苯甲酰化修饰并影响基因的表达及染色质的构型。此外，苯甲酰化修饰可能广泛分布在蛋白质组中，在非组蛋白的功能调控中也发挥着潜在的重要作用。作为食品添加剂和药品的苯甲酸钠，会在摄入后引起转录反应，该研究为苯甲酸钠的毒性功能提出了分子机制探究上的线索。

02.Impairment of Angiogenesis by Fatty Acid Synthase Inhibition Involves mTOR Malonylation.

mTOR丙二酰化修饰参与脂肪酸合成抑制介导的血管生成损伤过程

Cell Metab. 2018 Aug 21. pii: S1550-4131(18)30462-5. PMID:30146486

关于脂肪酸合成在内皮细胞（ECs）中的作用，现在并没有完全解析清楚。2018年8月在Cell Metabolism上报道了ECs中的脂肪酸合酶敲低（FASN^KD）能够通过抑制增殖来阻止血管生成。研究发现在体内，内皮细胞FASN的去除会损害血管生成，而在病理条件下眼部新生血管的形成过程中，FASN阻断能以低于10倍抗肿瘤治疗的剂量发挥抑制功能。进一步研究显示，血管生成受损不是因为能量压力，氧化还原不平衡或棕榈酸消耗导致。反而，FASN^KD可以升高丙二酰辅酶A水平，导致mTOR赖氨酸1218（K1218）丙二酰化水平升高。mTOR K1218丙二酰化抑制mTOR复合物1（mTORC1）的激酶活性，进一步减少下游靶标p70S6K/ 4EBP1的磷酸化。沉默乙酰辅酶A羧化酶1（产生丙二酰辅酶A的酶）能够重新激活FASN^KD ECs中的mTOR。最后，作者通过突变实验证明了mTOR K1218丙二酰化在血管生成中确实发挥重要功能。综上，该项研究揭示了FASN在代谢物信号传导中的新作用并且帮助解析FASN阻断引起的抗血管生成效应的新机制。

03. Characterization of the Sperm Proteome and Reproductive Outcomes with in Vitro Fertilization after a Reduction in Male Ejaculatory Abstinence Period.

男性射精禁欲期后精子蛋白质组和体外受精生殖结果的鉴定

Mol Cell Proteomics. 2018 Aug 20. pii: mcp.RA117.000541. PMID: 30126978

短暂的射精禁欲后，男性的精液样本表现出精子质量提高并且怀孕率上升，但潜在的机制仍不清楚。2018年8月发表在MCP上的报道显示，与长期（3-7天）禁欲期相比，较短时间（1-3小时）禁欲后的精液显示精子数量，精子活力，正常精子形态，顶体的反应能力，总抗氧化能力，精子线粒体膜电位，DNA可染性指标的升高以及精子DNA断裂指数的降低（P <0.05）。进一步，精子蛋白质组学分析结果显示322个差异表达的蛋白质（最小倍数变化为±1.5或更高，P<0.05），其中224个蛋白上调，98个蛋白下调。这些差异表达的蛋白参与特定的细胞过程，如运动和获能，氧化应激以及新陈代谢。有趣的是，短期禁欲和长期禁欲相比，精子蛋白中赖氨酸三甲基化修饰增加，而丁酰，丙酸和丙二酰化修饰减少。最后，研究表明短期禁欲后的精子在体外受精后的怀孕率和出生率都显著上升。综上，作者的研究解析了短期禁欲后精子质量和怀孕几率提高的新机制。

04. Global analysis of lysine 2-hydroxyisobutyrylome upon SAHA treatment and its relationship with acetylation and crotonylation.

SAHA处理对二羟基异丁酰化修饰及其与乙酰化和巴豆酰化关系的全面分析

J Proteome Res. 2018 Sep 7;17(9):3176-3183. PMID:30109935

赖氨酸2-羟基异丁酰化是一种新发现的蛋白质酰化修饰，并且据报道，与广泛研究的赖氨酸乙酰化修饰共享酰基转移酶和去酰化酶。众所周知的乙酰转移酶Tip60和组蛋白去乙酰酶HDAC2和HDAC 3被证明是组蛋白上这个新PTM的“writer”和“eraser”。但是，非组蛋白上的酰基转移酶和去酰化酶至今研究的还不是很清楚。

本篇工作对A549细胞SAHA处理条件下组蛋白和非组蛋白赖氨酸2-羟基异丁酰化修饰进行了深入研究，并鉴定到了2,484个蛋白上8,765个 2-羟基异丁酰化修饰位点。这是目前哺乳动物细胞中关于赖氨酸2-羟基异丁酰化修饰最深入的研究。实验结果显示，赖氨酸2-羟基异丁酰化修饰参与多种生物学的功能和过程，包括核糖体，糖酵解/糖异生和转录。更重要的是，研究发现核心组蛋白上大部分定量的2-羟基异丁酰化、巴豆酰化和乙酰化修饰在SAHA处理后显著上调；同时相关性分析结果显示，非组蛋白上2-羟基异丁酰化和巴豆酰化修饰的变化程度高度相关，但是它们和非组蛋白上的乙酰化修饰变化程度相关性不强。综上，该研究工作极大的丰富了人们对于2-羟基异丁酰化修饰的认识并在蛋白组水平上全面解析了2-羟基异丁酰化和巴豆酰化以及乙酰化修饰的密切联系。

05. Protein Acylation is a General Regulatory Mechanism in Biosynthetic Pathway of Acyl-CoA Derived Natural Products.

酰化修饰：微生物调控酰化辅酶A生物合成的“普世”机制

Cell Chem Biol. 2018 Aug 16;25(8):984-995. PMID: 29887264

微生物代谢能够产生结构新颖、活性多样的次生代谢产物，这些化合物又是药物尤其是抗生素的重要来源。其中酰基辅酶A是微生物代谢产物生物合成的主要前体，也是赖氨酸酰化修饰的关键供体。酰基辅酶A量的积累可导致对应的蛋白质酰化水平升高。然而，在天然产物的生物合成途径中，赖氨酸酰化调控机制并不是很清楚。

近期发表在Cell Chemical Biology上的研究发现酰化修饰影响工业微生物合成天然产物过程中酶的活性，进而调控天然产物的产率。同时，酰基辅酶A的过量供应会导致生物合成途径中酶的超高效，从而降低了终产物的产量。进一步研究发现赖氨酸丙酰化修饰抑制红霉素的生物合成途径。该工作首次对生物合成途径与宿主细胞之间相互作用的调节机制进行研究，拓展了人们对酰基辅酶A依赖的赖氨酸酰化功能的现有认识。此外，由于这种调节机制广泛存在于各种天然产物的生物合成中，并直接影响天然产物的产率。因此，在设计用于生物合成所需产物的生物合成系统时，评估细胞酰化水平就显得尤为重要。

06. The Response of Rhodotorula mucilaginosa to Patulin Based on Lysine Crotonylation.

赖氨酸巴豆酰化修饰参与红酵母响应棒曲霉素过程

Frontier in Micro. doi: 10.3389/fmicb.2018.02025

Patulin（PAT）是由一些青霉菌，曲霉菌等产生的霉菌毒素。红酵母（Rhodotorula mucilaginosa）能够在体内体外降解PAT，但是降解的过程和分子机制仍然不是很清楚。蛋白质赖氨酸巴豆酰化（Kcr）修饰在哺乳动物和真核生物中的染色质动力学，基因表达和代谢通路调控过程中发挥重要功能。

为了探究棒曲霉属抑制的机制，作者对红酵母中棒曲霉素的降解以及过程中Kcr修饰的调控进行研究。作者运用串联质量标签（TMT）标记和Kcr亲和富集以及随后的高分辨率LC-MS / MS技术对红酵母中赖氨酸巴豆酰化修饰进行分析。实验结果共鉴定到了629个蛋白质上1691个赖氨酸巴豆酰化修饰位点，并对562个蛋白中的1457个位点进行定量分析。定量结果显示，79个巴豆酰化蛋白上调，46个巴豆酰化蛋白下调。上调表达的修饰蛋白主要参与三羧酸循环和糖异生途径，下调表达的修饰蛋白与核糖体，碳水化合物运输和代谢过程密切相关。进一步运用生信工具对巴豆酰化蛋白互作网络和高可信度结构域分析的结果表明，含有巴豆酰化蛋白质的酵母数量显著增多。综上，本篇研究结果揭示了巴豆酰化修饰在PAT降解过程中的多种功能，丰富了人们对于新型酰化修饰巴豆酰化参与真菌中霉菌毒素调控的认识。

07. Further evidence for sustainable alternatives to replace threatened animal horn based on quantitative proteomic analysis.

定量蛋白质组学分析为濒危物种犄角可持续替代品的鉴定和应用提供进一步证据

Electrophoresis. 2018 Sep 7. PMID: 30192403

在本篇研究中，作者使用基于iTRAQ标记的定量蛋白质组学方法分析比较了濒危物种（犀牛，赛加羚羊和西藏羚羊）和常见物种（牦牛，水牛和山羊）犄角蛋白组的差异。实验结果总共鉴定到了591个蛋白，定量分析了321个蛋白并基于分子功能，细胞组分和生物过程对其进行分类。基于差异蛋白的主成分分析（PCA）和分层聚类分析（HCA）鉴定到三个主要的集群并进一步选择不同物种犄角样品蛋白组中的转谷氨酰胺酶，桥粒蛋白和延伸因子进行富集分析。因此，本篇研究中基于定量蛋白质组学分析的策略能够为濒危物种犄角可持续替代品的鉴定和应用提供进一步证据。

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