眾所周知，蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是基因功能的執(zhí)行者。而許多蛋白質(zhì)前體是沒有活性的，需要經(jīng)過翻譯后修飾（PTM）等復(fù)雜過程才具有生理功能，因此PTM已成為生物學(xué)研究中的重要內(nèi)容。蛋白棕櫚酰化修飾是作用最普遍的脂?；揎?，影響約20%的蛋白組。然而由于一般的棕櫚酰蛋白含量低，高特異性富集棕櫚酰修飾困難等技術(shù)挑戰(zhàn)，極大地阻礙了該領(lǐng)域的進一步研究。拜譜生物采用ABE結(jié)合質(zhì)譜高通量方法，以無偏倚地發(fā)現(xiàn)整個蛋白質(zhì)組中的棕櫚?；?/span>，為各位科研工作者的研究帶來“獨特視角”，助力提升課題及文章水平。那么棕櫚?；瘏⑴c調(diào)控哪些疾病過程的蛋白功能變化？該修飾有哪些重要的科研意義？以及該產(chǎn)品的特色優(yōu)勢，今天將為大家一一揭秘。

01 、可逆的S-棕櫚?；揎?/span>

通常所指的棕櫚酰化（S-palmitoylation或S-acylation）為S-棕櫚?；侵缸貦八岷偷鞍踪|(zhì)半胱氨酸的巰基結(jié)合，形成不穩(wěn)定的硫酯鍵，這種棕櫚?；哂锌赡嫘?，由棕櫚酰基轉(zhuǎn)移酶（PAT）和去棕櫚?；福ˋPT）介導(dǎo)調(diào)控，其中DHHC是一個保守的重要的PAT家族。

圖1 由DHHC和APT介導(dǎo)的可逆S-棕櫚?；?/span>

（圖片再編輯，源自：Thomas Lanyon-Hogg, et al., Trends Biochem Sci, 2017）

02 、棕櫚?；瘡V泛參與生理過程

最近的綜述全面列出了棕櫚酰化蛋白，包括從支架和信號蛋白到離子通道和受體，這些棕櫚?；鞍讖V泛參與免疫反應(yīng)、癌癥、代謝、轉(zhuǎn)錄、神經(jīng)生物學(xué)和信號等生理過程，尤其是在突觸傳遞、先天免疫反應(yīng)、GPCR和酪氨酸激酶信號和轉(zhuǎn)錄因子功能等領(lǐng)域的生理影響。棕櫚?；揎椏梢哉{(diào)節(jié)靶標(biāo)蛋白的定位和功能，在維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)中具有至關(guān)重要的作用。例如，免疫代謝糖蛋白CD36，一種清道夫受體和脂肪酸易位酶，中斷CD36棕櫚?；瘜⒏淖冎舅釘z取、JNK/NF-κΒ信號，甚至AMPK激活的脂肪酸β-氧化，其與非酒精性脂肪肝炎有關(guān)。

圖2 棕櫚?；鞍准捌鋸V泛的生理影響

（圖源：Saara-Anne Azizi, et al., Acc Chem Res, 2019）

03 、棕櫚?；c多種疾病關(guān)聯(lián)

蛋白質(zhì)棕櫚?；诩膊≈械淖饔每梢韵葟拿傅姆较騺硖接?，棕櫚?；D(zhuǎn)移酶DHHCs在許多生物過程中的作用已經(jīng)確立，其介導(dǎo)的棕櫚?；д{(diào)會導(dǎo)致一系列后果，這些病理后果以組織特異性的方式發(fā)生，如ZDHHC3、7、9、13和15參與神經(jīng)疾病的發(fā)病機制；ZDHHC7和20與癌癥有關(guān)；ZDHHC1、5、11、13、21參與代謝性疾?。籞DHHC2、3、6、7、8、15、19和20參與感染性疾病。

圖3 棕櫚酰基轉(zhuǎn)移酶ZDHHCs組織特異性的調(diào)控人類多種疾病

（圖源：Lu Hu, et al., RSC Chem Biol, 2021）

1) 癌癥

一些重要的癌癥相關(guān)蛋白是被棕櫚?；揎椀摹Ｒ粋€經(jīng)典的例子是RAS家族的小GTPases，HRAS、NRAS和KRAS-4A都會發(fā)生可逆地S-棕櫚?；?，這對于定位質(zhì)膜并能夠轉(zhuǎn)化細(xì)胞至關(guān)重要，決定了運輸和信號特性。另一方面，從更廣泛的角度來看，Bailey等人將最近299個已驗證的癌癥驅(qū)動因子與SwissPalm（一個蛋白棕櫚?；瘮?shù)據(jù)庫）匹配，結(jié)果有78個(26%)的編碼蛋白質(zhì)是棕櫚?；?，表明了這種修飾與癌癥的相關(guān)性。

圖4 許多癌癥驅(qū)動因子都是棕櫚酰化的

（圖源：Pin-Joe Ko & Scott J Dixon, EMBO Rep, 2018）

上海交大許杰團隊此前報道發(fā)現(xiàn)PD-L1棕櫚?；拇嬖?，并對其進行了深入的功能和機制探究，這種修飾通過阻斷PD-L1的泛素化來穩(wěn)定PD-L1，從而抑制溶酶體對PD-L1的降解。并設(shè)計了一種競爭性的PD-L1棕櫚?；种苿?，可降低腫瘤細(xì)胞中PD-L1的表達(dá)，以增強T細(xì)胞對腫瘤的免疫。這一研究為克服PD-L1介導(dǎo)的癌癥免疫逃逸提供了新的策略。2022年4月，瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的科學(xué)家Gonzalo P Solis等人也在《Nat Commun》中表示，蛋白質(zhì)棕櫚酰化有望成為抗癌藥物的新靶點，相關(guān)結(jié)果在“Local and substrate-specific S-palmitoylation determines subcellular localization of Gαo”一文中。

圖5 探究PD-L1棕櫚?；恼{(diào)控機制將有助于癌癥治療

（圖源：Han Yao, et al., Nat Biomed Eng, 2019）

2) 傳染性疾病，以新冠為例

新冠病毒粒子被一層脂質(zhì)雙分子層包圍，其中含有SARS-CoV-2 S等膜蛋白，SARS-CoV-2 S負(fù)責(zé)靶細(xì)胞結(jié)合和病毒融合。在病毒感染期間，SARS-CoV-2 S發(fā)生大量棕櫚?；揎棧绕涫荢ARS-CoV-2 S在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體內(nèi)10個胞質(zhì)半胱氨酸上發(fā)生快速棕櫚?；＿M一步研究表明，SARS-CoV-2 S棕櫚?；诓《景?nèi)產(chǎn)生富含膽固醇的脂質(zhì)結(jié)構(gòu)域，棕櫚?；椭|(zhì)生物合成途徑促進新冠病毒的傳染性。該研究指向棕櫚酰化修飾酶和脂質(zhì)生物合成酶是新型抗病毒治療靶點。

此外，SARS-CoV-2 S的棕櫚?；瘜τ诤习w形成和SARS-CoV-2假病毒顆粒進入至關(guān)重要。ZDHHC2、ZDHHC3、ZDHHC4、ZDHHC5、ZDHHC8、ZDHHC9、ZDHHC11、ZDFHC14、ZDHHC16、ZDHHC19和ZDHHC20的過度表達(dá)促進了S的棕櫚?；@些ZDHHCs被鑒定為與SARS-CoV-2 S相關(guān)。

圖6 S-棕櫚?；刂芐ARS-CoV-2膜脂組織，增強傳染性

（圖源：Francisco S Mesquita, et al., Dev Cell, 2021）

2021年，蘇州大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院周芳芳教授課題組在Advanced Materials上發(fā)表了題為“Engineering Extracellular Vesicles Enriched with Palmitoylated ACE2 as COVID-19 Therapy”的研究論文，該研究發(fā)現(xiàn)血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（ACE2，一種直接與SARS-CoV-2 S相互作用的關(guān)鍵受體）存在棕櫚?；揎棧易貦磅；瘜CE2的膜靶向和胞外囊泡分泌至關(guān)重要。該研究設(shè)計了富含棕櫚酰化ACE2的胞外囊泡，利用該囊泡飽和SARS-CoV-2 S作為病毒陷阱，抑制SARS-CoV-2的感染。

圖7 設(shè)計富含棕櫚?；疉CE2的胞外囊泡用以治療新冠肺炎

（圖源：Feng Xie, et al., Adv Mater, 2021）

3) 代謝性疾病，以糖尿病為例

2023年1月11日，美國華盛頓大學(xué)Clay F. Semenkovich團隊在Cell Metabolism上發(fā)表了題為“Palmitoylation couples insulin hypersecretion with β cell failure in diabetes”的文章。該研究發(fā)現(xiàn)人體組織胰島素的過量生產(chǎn)與棕櫚?；^程相關(guān)，這種棕櫚?；饔每杀货；鞍琢蝓ッ?（APT1）逆轉(zhuǎn)。通過棕櫚?；鞍踪|(zhì)組學(xué)發(fā)現(xiàn)，Scamp1是APT1的底物，定位于胰島素分泌顆粒，敲低Scamp1會引起胰島素分泌過多，促進β細(xì)胞衰竭，提示棕櫚?；瘏⑴c糖尿病的發(fā)病過程。該研究不僅有助于理解糖尿病發(fā)病機制，同時為高風(fēng)險人群提供了預(yù)防或延緩糖尿病的潛在靶點。

圖8 棕櫚?；固悄虿』颊咭葝u素分泌亢進與β細(xì)胞衰竭

（圖源：Guifang Dong, et al., Cell Metab, 2023）

4) 神經(jīng)類疾病

棕櫚?；谏窠?jīng)元信號平臺組裝中的作用已被深入研究，D2多巴胺受體(D2R)調(diào)節(jié)情緒和認(rèn)知，與精神分裂癥和帕金森病有關(guān)，Cys443是質(zhì)膜保留所需的棕櫚?；稽c，研究發(fā)現(xiàn)D2R與DHHC3、DHHC4和DHHC8相互作用。ZDHHC9已被確定為神經(jīng)功能的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，海馬培養(yǎng)物中缺乏ZDHHC9導(dǎo)致樹突結(jié)構(gòu)變短和抑制性突觸減少。ZDHHC9可以通過介導(dǎo)Ras棕櫚?；せ頔RK通路。棕櫚?；疪as定位于質(zhì)膜，激活下游MAPK信號通路，導(dǎo)致樹突生長，ZDHHC9在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中平衡興奮性和抑制性信號。ZDHHC9功能喪失突變導(dǎo)致棕櫚?；绞д{(diào)，將涉及神經(jīng)相關(guān)疾病，如X連鎖智力障礙(XLID)和癲癇。ZDHHC13已被證明在維持焦慮相關(guān)行為、運動功能和大腦生物能學(xué)方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。ZDHHC13的功能缺失突變導(dǎo)致包括Drp1在內(nèi)的許多底物的低棕櫚?；?。此外，ZDHHC13功能障礙也與代謝和退行性疾病有關(guān)。

圖9 DHHC介導(dǎo)底物棕櫚酰化修飾，調(diào)控生理病理功能

如在心臟復(fù)氧（DHHC5）中的作用；神經(jīng)功能，如突觸可塑性（DHHC5）；產(chǎn)生免疫應(yīng)答（DHHC21）；智力障礙（DHHC9）；結(jié)直腸癌、肝細(xì)胞癌和非小細(xì)胞肺癌（NSCLC；DHHC2）；和白血?。―HHC9）

（圖源：Thomas Lanyon-Hogg, et al., Trends Biochem Sci, 2017）

04 、拜譜獨家修飾——棕櫚?；揎椀鞍捉M

棕櫚?；揎椀鞍捉M是對生物樣品中的棕櫚酰化位點/肽段進行全局無偏的定性定量分析，用于探究上述疾病相關(guān)的生物學(xué)機制和靶標(biāo)發(fā)現(xiàn)。拜譜生物作為國內(nèi)首家提供該服務(wù)的公司，可以助力科研工作者開展多個領(lǐng)域的研究，以下是我公司該產(chǎn)品的特點：

1) ABE方法

棕櫚?；M管在1979年提出并于1980年在細(xì)胞培養(yǎng)中得到驗證，但檢測蛋白質(zhì)棕櫚?；募夹g(shù)挑戰(zhàn)極大地阻礙了該領(lǐng)域的進一步研究，直到21世紀(jì)，隨著?；?生物素交換法（ABE）的出現(xiàn)，對該領(lǐng)域功能和調(diào)控的理解才獲得快速發(fā)展。ABE利用硫酯鍵的不穩(wěn)定性將棕櫚?；D(zhuǎn)化為生物素基團，可以以半胱氨酸特異性的方式觀察底物棕櫚?；?。

2) 項目經(jīng)驗豐富，棕櫚?；稽c鑒定量突破2萬

拜譜生物棕櫚?；疨TM平臺擁有豐富的服務(wù)經(jīng)驗：在動物組織和細(xì)胞項目中具有穩(wěn)定優(yōu)勢，目前為多家高校和醫(yī)院單位提供了細(xì)胞、卵巢、腫瘤、皮膚、乳腺、肝臟等樣品的數(shù)據(jù)檢測與分析服務(wù)，位點鑒定量最高可達(dá)2w+水平；在植物果實和花朵的研究中也呈現(xiàn)出優(yōu)秀的數(shù)據(jù)，如蕃茄花的位點鑒定量高達(dá)1w+。在病原真菌、病蟲害的研究中也不斷積累經(jīng)驗，目前承接過的樣品類型有稻瘟菌菌絲、稻曲菌等。

圖10 拜譜生物棕櫚?；揎椀鞍捉M的部分項目經(jīng)驗

3) 靶標(biāo)發(fā)現(xiàn)與驗證“一站式”分析

在疾病標(biāo)志物檢測、藥物開發(fā)、生物信號通路研究中，我們推薦組合方案：棕櫚酰化修飾蛋白組+棕櫚?；疨RM驗證，一站式解決靶標(biāo)發(fā)現(xiàn)與驗證。

4) 類型豐富的半胱氨酸修飾組

蛋白質(zhì)中的半胱氨酸是一個極其活躍的殘基，可以進行多種翻譯后修飾，因此除棕櫚?；揎椀鞍捉M檢測以外，我們還可提供亞硝基化、谷胱甘肽化以及Total 氧化還原修飾蛋白組分析，以及次磺酸化和巰基化正在開發(fā)測試中。

5) 送樣建議

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