分享一篇發表在ACS Chem. Biol.上的文章，題目為“Development of a Chemoproteomic Platform to Identify Sites of (Homo)citrullination within Complex Proteomes”，通訊作者是來自波士頓學院的Eranthie Weerapana教授和馬薩諸塞大學醫學院的Paul R. Thompson教授，兩位教授的研究方向分別聚焦于化學蛋白質組學和藥物發現。這篇文章中，作者開發了苯基乙二醛探針用于瓜氨酸化和同型瓜氨酸化的位點特異性鑒定。
瓜氨酸化修飾由蛋白質精氨酸脫亞胺酶（PAD）催化，將精氨酸殘基中帶正電的胍基轉化為中性脲基，對蛋白質結構和功能產生重大影響，與細胞凋亡、表皮分化、基因表達等多種細胞過程相關。然而瓜氨酸化豐度低且質量變化很小，限制了從復雜蛋白質組中鑒定瓜氨酸化位點。此前Thompson教授的工作開發了基于苯基乙二醛（PG）的羅丹明-PG探針用于凝膠內熒光檢測，以及生物素-PG探針用于瓜氨酸化蛋白鑒定。因此本篇文章作者開發了脫硫生物素（DB）-PG探針用于瓜氨酸化位點的鑒定。
作者首先通過基于凝膠的分析證明了DB-PG探針對瓜氨酸化蛋白的選擇性共價修飾。接著作者建立質譜流程用于識別瓜氨酸化位點，確定探針修飾位點的質量位移符合精氨酸與瓜氨酸-DB-PG之間的質量變化。
在確定探針可用于鑒定瓜氨酸化位點后，作者嘗試評估PAD2和PAD4兩種同源酶的底物差異。于是作者使用PAD2或PAD4處理細胞蛋白質組后進行探針標記，結合TMT定量區分兩種PAD酶的特異性底物。作者對PAD2特異性底物數據集中的PPIA蛋白進行體外PAD2和PAD4處理，證明PPIA R37為PAD2特異性瓜氨酸化位點。同樣在PAD4數據集中選擇NPM1，證明其R196為PAD4特異性位點。
同型瓜氨酸化或賴氨酸氨甲酰化是賴氨酸與代謝物氰酸根反應形成的非酶促修飾。作者進一步利用DB-PG探針對同型瓜氨酸化位點進行了分析，結合氰酸根濃度梯度處理和TMT標記確定同型瓜氨酸化敏感位點。最后作者對PGAM1和PDIA1上對氰酸根敏感的賴氨酸位點進行了驗證。
總的來說，本篇文章報道了脫硫生物素-苯基乙二醛探針用于瓜氨酸化和同型瓜氨酸化的位點鑒定。
本文作者：LCX
責任編輯：LZ
DOI：10.1021/acschembio.5c00694
原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acschembio.5c00694
