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Rapid Analysis of ADP-Ribosylation Dynamics and Site-Specificity Using TLC-MALDI
ACS Chemical Biology ( IF 3.5 ) Pub Date : 2021-10-14 , DOI: 10.1021/acschembio.1c00542 Sean R Wallace 1 , Leila Y Chihab 1 , Miles Yamasaki 1 , Braden T Yoshinaga 1 , Yazmin M Torres 1 , Damon Rideaux 1 , Zeeshan Javed 1 , Soumya Turumella 1 , Michelle Zhang 1 , Dylan R Lawton 1 , Amelia A Fuller 1 , Ian Carter-O'Connell 1
ACS Chemical Biology ( IF 3.5 ) Pub Date : 2021-10-14 , DOI: 10.1021/acschembio.1c00542 Sean R Wallace 1 , Leila Y Chihab 1 , Miles Yamasaki 1 , Braden T Yoshinaga 1 , Yazmin M Torres 1 , Damon Rideaux 1 , Zeeshan Javed 1 , Soumya Turumella 1 , Michelle Zhang 1 , Dylan R Lawton 1 , Amelia A Fuller 1 , Ian Carter-O'Connell 1
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Poly(ADP-ribose) polymerases, PARPs, transfer ADP-ribose onto target proteins from nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+). Current mass spectrometric analytical methods require proteolysis of target proteins, limiting the study of dynamic ADP-ribosylation on contiguous proteins. Herein, we present a matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight (MALDI-TOF) method that facilitates multisite analysis of ADP-ribosylation. We observe divergent ADP-ribosylation dynamics for the catalytic domains of PARPs 14 and 15, with PARP15 modifying more sites on itself (+3–4 ADP-ribose) than the closely related PARP14 protein (+1–2 ADP-ribose)─despite similar numbers of potential modification sites. We identify, for the first time, a minimal peptide fragment (18 amino-acids) that is preferentially modified by PARP14. Finally, we demonstrate through mutagenesis and chemical treatment with hydroxylamine that PARPs 14/15 prefer acidic residues. Our results highlight the utility of MALDI-TOF in the analysis of PARP target modifications and in elucidating the biochemical mechanism governing PARP target selection.
中文翻译：
使用 TLC-MALDI 快速分析 ADP 核糖基化动力学和位点特异性
聚（ADP-核糖）聚合酶 PARP 将 ADP-核糖从烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD +）。目前的质谱分析方法需要对靶蛋白进行蛋白水解，从而限制了对连续蛋白的动态 ADP 核糖基化的研究。在此，我们提出了一种基质辅助激光解吸/电离飞行时间 (MALDI-TOF) 方法，该方法有助于 ADP 核糖基化的多位点分析。我们观察到 PARPs 14 和 15 的催化结构域的不同 ADP 核糖基化动力学，与密切相关的 PARP14 蛋白（+1-2 ADP-核糖）相比，PARP15 修饰了更多的位点（+3-4 ADP-核糖）─尽管如此相似数量的潜在修饰位点。我们首次鉴定了一个由 PARP14 优先修饰的最小肽片段（18 个氨基酸）。最后，我们通过诱变和羟胺化学处理证明 PARPs 14/15 更喜欢酸性残基。
更新日期：2021-11-19
中文翻译：
使用 TLC-MALDI 快速分析 ADP 核糖基化动力学和位点特异性
聚（ADP-核糖）聚合酶 PARP 将 ADP-核糖从烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD +）。目前的质谱分析方法需要对靶蛋白进行蛋白水解，从而限制了对连续蛋白的动态 ADP 核糖基化的研究。在此，我们提出了一种基质辅助激光解吸/电离飞行时间 (MALDI-TOF) 方法，该方法有助于 ADP 核糖基化的多位点分析。我们观察到 PARPs 14 和 15 的催化结构域的不同 ADP 核糖基化动力学，与密切相关的 PARP14 蛋白（+1-2 ADP-核糖）相比，PARP15 修饰了更多的位点（+3-4 ADP-核糖）─尽管如此相似数量的潜在修饰位点。我们首次鉴定了一个由 PARP14 优先修饰的最小肽片段（18 个氨基酸）。最后，我们通过诱变和羟胺化学处理证明 PARPs 14/15 更喜欢酸性残基。
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