铁死亡中的羰基化修饰研究

铁死亡（ferroptosis）是在2012年发现的一种新的细胞死亡方式，在细胞形态学、生化特征以及基因水平上都与凋亡、坏死、自噬等传统的细胞死亡方式具有显著的差别。铁死亡的特征之一是脂质过氧化物水平升高，而当细胞发生脂质过氧化时，膜结构中的多不饱和脂肪酸会降解生成具有α,β-不饱和醛或酮结构的脂源性亲电小分子（lipid-derived electrophiles，LDEs ）。这些小分子可以与蛋白中的亲核性残基发生迈克尔加成，从而形成羰基化修饰。

但是到目前为止，铁死亡中是否存在羰基化修饰，以及该修饰的靶蛋白和位点都没有报道过。近日，北京大学的王初（点击查看介绍）团队首次将广泛应用于oxime ligation中的催化剂苯胺结构引入到化学蛋白质组学中，在铁死亡过程中成功鉴定到>400个内源羰基化修饰蛋白和>20个内源修饰位点，并对线粒体蛋白通道蛋白VDAC2上羰基化修饰位点进行了初步的生物学功能研究。

在此之前，王初团队发展了生物正交的羟胺探针，以经典的LDE分子4-羟基壬烯醛（HNE）为模型，结合还原性二甲基化标记技术，在体外实现了对羰基化修饰蛋白和位点进行了直接的大规模捕获和鉴定（Redox Biol., 2017, 12, 712-718）。而本文发展的苯胺探针具有更高的灵敏性，形成的加成物化学性质十分稳定。

结合还原性二甲基化标记策略，作者鉴定出超过400个在铁死亡中发生羰基化修饰的蛋白。功能性分析显示这些蛋白主要定位在内质网、高尔基体、线粒体等富含多不饱和脂肪酸的细胞器中，并且富集到肺癌、肾损伤和HIV等疾病中。

进一步地，结合TOP-ABPP技术，利用酸切割标签，作者成功地鉴定到了铁死亡过程中内源产生的8个HNE、11个ACR以及5个ONE修饰位点。与此同时，作者对线粒体外膜蛋白VDAC2的第210位半胱氨酸上的修饰进行了生化验证，而细胞活力实验结果显示该位点在细胞发生铁死亡时可能发挥着清除LDEs的重要功能。

这一成果近期发表在Journal of American Chemical Society 上，并被选为ACS Editor's Choice和JACS Spotlights。文章的第一作者为王初课题组博士研究生陈影，博士后刘源，本科生蓝童、研究生秦为等多位同学为本课题的完成提供了帮助，德国慕尼黑Helmholtz研究所的Marcus Conrad教授等也参与了本课题的合作。

该论文作者为：Ying Chen, Yuan Liu, Tong Lan, Wei Qin, Yuntao Zhu, Ke Qin, Jinjun Gao, Haobo Wang, Xiaomeng Hou, Nan Chen, Jose Pedro Friedmann Angeli, Marcus Conrad, Chu Wang

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Quantitative Profiling of Protein Carbonylations in Ferroptosis by an Aniline-Derived Probe

J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 4712–4720, DOI: 10.1021/jacs.8b01462

导师介绍

王初

http://www.x-mol.com/university/faculty/8705