一文看懂蛋白质乙酰化定量分析，即学即用！
什么是蛋白质乙酰化？
蛋白质乙酰化修饰是在乙酰转移酶的作用下，在赖氨酸残基上添加乙酰基的过程，关键赖氨酸残基的乙酰化可以通过改变其结构、亚细胞定位和相互作用来影响蛋白质功能。赖氨酸乙酰化是一种高度保守的、可逆的翻译后修饰，从组蛋白与DNA的相互作用，到细胞周期的调控、信号转导、神经退行性、癌症的发生发展等[1]，都有赖氨酸乙酰化过程的广泛调控。
随着质谱技术在乙酰化研究中的应用，检测到的修饰蛋白数得到极大提升，乙酰化修饰在细胞中的功能得到解锁，越来越多的证据表明蛋白质乙酰化修饰具有重要的生理病理功能，尤其在代谢疾病中发挥着重要的调控作用。
图1 蛋白乙酰化参与的调控过程[1]
蛋白质乙酰化的应用方向
神经退行性疾病研究
癌症发生发展研究
宿主与外来物相互作用等研究
动/植物研究
了解完蛋白质乙酰化的基本内容，科技君分享几篇代表性文献，与您一起解锁蛋白质乙酰化定量分析在人类疾病、药物开发、动/植物等各研究领域中的应用。
案例分享
案例1
肝细胞癌中赖氨酸乙酰化修饰的深度分析和定量
文章题目：In-depth profiling and quantification of the lysine acetylome in hepatocellular carcinoma with a trapped ion mobility mass spectrometer[2]
研究背景：
肝细胞癌（HCC）是全球癌症相关死亡的第三大常见原因，治疗手段有限。目前对肝细胞癌中蛋白翻译后修饰的研究仍然有限。赖氨酸乙酰化是一种最常见的翻译后修饰类型，参与许多细胞过程，癌症的调控。
研究方法：
提取肝癌组织样本和正常相邻组织样本蛋白，通过nano-LC-MS/MS，进行蛋白质组和乙酰化蛋白质组分析，并通过qRT-PCR，Western blot等实验对去乙酰化酶SIRT2进行功能验证。
图2 实验流程图
研究成果：
该研究对8对肝癌肿瘤和正常相邻组织进行蛋白质组和乙酰化蛋白质组研究，在2,625个蛋白质中检测到了9,219个赖氨酸（K）-乙酰化位点，筛选出1,003个差异化位点，发现了许多新的肿瘤特异性K-乙酰化位点。研究表明在肝癌细胞中蛋白质K-乙酰化受到抑制，特别是代谢相关的酶，肝癌细胞中去乙酰化酶SIRT2过表达，抑制了糖酵解和氧化磷酸化过程。研究为理解蛋白K -乙酰化在肝癌中的作用以及通过纠正异常的乙酰化过程来治疗疾病提供了有价值的信息。
原文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35688384/
案例2
通过蛋白质组和乙酰化蛋白质组研究衣藻动态光和乙酸依赖的调节机制
文章题目：Dynamic light- and acetate-dependent regulation of the proteome and lysine acetylome of Chlamydomonas[3]
研究背景：
衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）是光合作用研究和生物燃料生产中研究最多的微生物之一。因此，详细了解其碳代谢的动态调节对于代谢工程至关重要。
研究方法：
该研究采用二甲基标记技术定量自养、混养、异养生长条件下的衣藻蛋白质组和乙酰化蛋白质组，研究蛋白质乙酰化是否受衣藻中碳源可用性的影响。
图3 实验流程图
研究成果：
总共鉴定了5,863个蛋白质和1,376个乙酰化位点，差异蛋白质主要是参与光合作用、脂肪酸代谢和乙醛酸循环的各种酶。差异乙酰化蛋白质主要出现于异养和自养之间，异养条件下，Rubisco大亚基的K175和过氧化物酶体柠檬酸合酶的K99和K340的乙酰化水平特别高。乙酰化含量增加与细胞柠檬酸合成酶活性增加及异养条件下已失活的Calvin-Benson循环相关。
原文链接：https://doi.org/10.1111/tpj.15555
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2. 定量准确性：采用10mg小鼠肝蛋白进行乙酰化定量研究，操作重复间定量相关性>0.95。
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参考文献：
[1] Regulation, function, and detection of protein acetylation in bacteria. J Bacteriol. 2017 Jul 25;199(16):e00107-17.
[2] In-depth profiling and quantification of the lysine acetylome in hepatocellular carcinoma with a trapped ion mobility mass spectrometer. Mol Cell Proteomics. 2022 Aug;21(8):100255.
[3] Dynamic light- and acetate-dependent regulation of the proteome and lysine acetylome of Chlamydomonas. Plant J. 2022 Jan;109(1):261-277.
供稿：Carol
编辑：市场部
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