南科大王鹏程教授团队 Nat. Commun.: 全新巯基亚硝基化蛋白组学研究方法

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近日，南方科技大学前沿生物技术研究院教授王鹏程团队在Nature Communications杂志发表题为“FAT-switch-based quantitative S-nitrosoproteomics reveals a key role of GSNOR1 in regulating ER functions”的研究论文，报道了新的巯基亚硝基化（S-nitrosylation）蛋白质组学研究方法，首次实现植物巯基亚硝基化修饰组的高精度定量检测，并发现巯基亚硝基化在内质网胁迫调控过程中的核心作用。

巯基亚硝基化是基于氧化还原的蛋白质翻译后修饰，通过蛋白半胱氨酸残基增加亚硝基（-NO）基团，改变蛋白构象、稳定性、亚细胞定位和生物化学活性等，调节多种生理过程。由于蛋白巯基亚硝基化丰度较低和高度动态变化，在动植物体内定量检测蛋白巯基亚硝基化靶蛋白非常困难。王鹏程教授团队开发了一种氟亲和标签置换（Fluorous affinity tagSwitch，FAT-switch）的化学蛋白质组学方法，用于富集和检测巯基亚硝基化肽段。与传统的生物素置换（Biotin-switch）相比，灵敏度和肽段鉴定效率分别增加约7.4和10倍。利用该方法，王鹏程教授团队定量比较了野生型拟南芥和内源亚硝基供体GSNO含量增加的gsnor1/hot5/par2突变体的S-亚硝基化蛋白组，并鉴定1,595个蛋白质组中的2,121个巯基亚硝基化肽段，包括数百个从未报道的巯基亚硝基化蛋白质。从中发现360个蛋白质的408个巯基亚硝基化位点在hot5-4突变体中明显积累。FAT-switch方法是目前已报道的最高效的S-亚硝基化蛋白组学方法，并首次实现了植物S-亚硝基化修饰组的高精度定量检测。

图1. FAT-switch方法及其与Biotin-switch方法结果的比较

基于蛋白组研究结果，王鹏程教授团队还发现数十个内质网功能相关蛋白是巯基亚硝基化靶蛋白，并发现内质网氧化还原酶1（ER OXIDOREDUCTASE 1，ERO1）的Cys337位点的巯基亚硝基化导致二硫键的重排，从而增强了ERO1的活性。这一研究提供了一种新的巯基亚硝基化蛋白组方法，并为植物巯基亚硝基化研究提供重要资源。

王鹏程课题组近年来主要聚焦于植物蛋白组学技术的开发，建立了高精度植物磷酸化蛋白组学技术（Wanget al., Mol Cell, 2018; Lin et al., Nat Commun, 2020），酪氨酸磷酸化组（Duet al., Stress Biol, 2022），蛋白激酶底物的高通量鉴定（Wanget al., PNAS, 2020），临近标记技术（Zhu et al., JIPB, 2022），单细胞（类群）蛋白组学方法（Wang et al., JIPB, 2023）。聚焦植物感受和应答渗透胁迫的分子机制，解析了RAF-SnRK2激酶级联途径在渗透胁迫和ABA信号途径中的核心作用（Lin et al., Nat Commun, 2020；2021）。

王鹏程课题组博士后秦国臣(现任北京大学现代农业研究院质谱分析平台负责人)是该论文的第一作者，王鹏程为通讯作者。王鹏程课题组博士生屈梦欢、河南大学教授宋纯鹏、王伟，美国Purdue大学教授W. Andy Tao等参与了这一工作。该研究得到了国家重点研发计划等资助。

原文链接

https://www.nature.com/articles/s41467-023-39078-0

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