乳酰化是蛋白質中壹種全新類型的翻譯後修飾，由美國芝加哥大學趙英明教授在《自然》雜誌2019報道[2]。後續研究發現，乳酸修飾是乳酸發揮作用的重要途徑，參與糖酵解相關的細胞功能[3]、巨噬細胞極化[4]、腫瘤增殖調控[5]、神經細胞調控[6]、植物代謝合成[7]等重要生命活動。然而，蛋白質乳酸鹽在早期分支生物中的分布和生物學功能仍不清楚。
最近，陳其君教授的團隊在《細胞和發育生物學前沿》(Frontier in Cell and development Biology)上發表了壹篇題為“蛋白質潛伏期在原生動物寄生蟲布氏錐蟲中關鍵地調節能量代謝”的論文。本文首次報道了布氏錐蟲乳酸修飾的代謝調控，並在不同水平上探討了乳糖與糖酵解的關系。該結果為研究布氏錐蟲的乳酸作用奠定了基礎，並為布氏錐蟲的防治提供了潛在的藥物幹預靶點。精傑生物為本次研究提供了乳酸修飾的泛抗體和乳酸修飾的基因組學的定量分析。
首先，研究人員使用乳酸修飾的泛抗體，通過WB技術在布氏錐蟲中檢測到廣泛分布的乳酸蛋白。然後，使用基於質譜的乳酸修飾基因組學技術鑒定了257個乳酸蛋白上的387個賴氨酸乳酸(KLA)位點。蛋白質的功能註釋分析表明，大多數乳酸化蛋白與代謝過程有關，參與蛋白質翻譯、碳水化合物代謝、染色質動態調節、DNA重組和修復等細胞過程。
Figure Kla蛋白的分布和富集分析
該研究進壹步分析了分布在組蛋白上的Kla位點，並與前期研究中錐蟲蛋白翻譯後修飾的圖譜進行了比較。發現65，438+06 Kla位點與其他翻譯後修飾(PTMs)相關，這意味著這些PTMs在調節組蛋白功能中起著動態而復雜的作用。由於布氏錐蟲主要在轉錄後調控基因表達，本研究在40個RNA結合蛋白(RBPs)上鑒定了66個Kla位點，其中大部分是延伸因子，包括延伸因子EF1α2，這意味著乳酸修飾可能在基因表達調控中發揮作用。布氏錐蟲缺乏TCA循環，糖酵解是其主要的能量代謝途徑。本研究還在7種糖酵解酶上鑒定了25個Kla位點，發現乳酸修飾主要發生在酶的催化位點，可能與酶活性的變化有關。
組蛋白和基因調控因子發生乳酸修飾。
由於錐蟲缺乏乳酸脫氫酶(LDH)，無法將葡萄糖轉化為乳酸，因此本研究進壹步探討了糖酵解與乳酸的調節關系。通過比較三個不同處理組中葡萄糖、葡萄糖類似物2-DG和LDH抑制劑的添加量，發現增加葡萄糖濃度會降低錐蟲體內的乳酸，從而降低乳酸水平。在蛋白質水平不變的情況下，乳酸和乳酸水平隨著抑制劑濃度的增加而降低。此外，比較感染宿主和體外培養的布氏錐蟲的乳酸水平，發現前者的乳酸修飾程度高於後者，說明蛋白質的乳酸也受寄生蟲周圍環境的影響，乳酸參與了布氏錐蟲的感染過程。
杜氏錐蟲的糖酵解和泌乳
綜上所述，本研究首次報道了寄生原蟲的蛋白乳酸修飾圖譜，再次證明了蛋白乳酸修飾是具有多種細胞功能的關鍵修飾，為賴氨酸乳酸在寄生原蟲細胞生理中的生物學功能提供了新的信息，也為錐蟲治療潛在藥物靶點的研究提供了新的方向。
原文:https://www . frontiers . org/articles/10.3389/fcell . 2021.719720/full。
參考
1.張乃文，等，非洲錐蟲蛋白質翻譯後修飾的景觀。科學。
2.張地等，組蛋白酰化對基因表達的代謝調節。大自然。
3.李，等2020。Glis1通過表觀基因組-代謝組-表觀基因組信號級聯促進多能性的誘導。自然新陳代謝。
4.裏卡多·伊裏紮裏-卡羅等人，2020年。TLR信號適配器BCAP通過促進組蛋白乳酸化來調節炎癥向修復性巨噬細胞的轉化。PNAS。
5.於婕等人2021。組蛋白乳酸化通過促進m6A閱讀蛋白YTHDF2在眼部黑色素瘤中的表達來驅動腫瘤發生。基因組生物學。
6.Hideo Hagihara1等2021。神經興奮誘導的蛋白質乳酸化。手機報告。
7.孟曉曦等，2021，水稻籽粒賴氨酸乳酸化的綜合分析。農業和食品化學雜誌。
8.張乃文，等。蛋白質乳酸化在原生動物寄生蟲布氏錐蟲中關鍵地調節能量代謝。細胞和發育生物學前沿。