一直作為化工原料而被熟知的衣康酸（Itaconate，ITA），與乳酸從“代謝廢物”成為“寶藏小分子”的辛酸歷程相似，直到近十幾年才被發(fā)現(xiàn)其重要的生物學(xué)功能，從此“翻身農(nóng)奴把歌唱”，特別是在免疫炎癥性疾病研究領(lǐng)域內(nèi)大放異彩。已有多篇論文報(bào)道了在各種炎癥性疾病的動(dòng)物模型中給予衣康酸或其化學(xué)修飾衍生物的治療益處，并發(fā)現(xiàn)其潛在靶點(diǎn)。關(guān)于衣康酸的“前世”與“今生”，詳見推文《乳酸的逆襲兄弟——衣康酸！一文帶你了解衣康酸》。

拜譜生物正式推出基于化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)的衣康酸化修飾蛋白組學(xué)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)1000+高深度修飾位點(diǎn)檢出，穩(wěn)定重現(xiàn)經(jīng)典靶點(diǎn)，全方位生信分析解析靶點(diǎn)蛋白功能信息，發(fā)現(xiàn)新靶點(diǎn)，并提供從“發(fā)現(xiàn)”到“驗(yàn)證”全流程服務(wù)，為深度理解衣康酸及其衍生物在不同疾病研究中的作用機(jī)制提供重要依據(jù)。

PART 1

01、實(shí)驗(yàn)流程

02、實(shí)測數(shù)據(jù)

03、經(jīng)“點(diǎn)”重現(xiàn)

在實(shí)測數(shù)據(jù)中，檢出多個(gè)文獻(xiàn)中報(bào)道的經(jīng)典靶點(diǎn)及其衣康酸修飾位點(diǎn)，如第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的衣康酸共價(jià)修飾蛋白KEAP1，還有糖酵解通路中的3個(gè)關(guān)鍵酶如LDHA、GAPDH、ALDOA，以及炎性小體組成蛋白NLRP3和細(xì)胞壞死過程中的關(guān)鍵蛋白R(shí)IPK3等，其質(zhì)譜圖如下圖所示。

04、產(chǎn)品特點(diǎn)

1.多重質(zhì)控

商業(yè)化特異性探針孵育、SDS-PAGE檢測、WB驗(yàn)證、樣本相關(guān)性分析等多方位檢測，確保項(xiàng)目結(jié)果可靠性。

2.高性能質(zhì)譜儀器平臺(tái)

在Orbitrap Astral全新一代高分辨質(zhì)譜儀加持下，實(shí)現(xiàn)衣康酸化修飾位點(diǎn)及蛋白鑒定新深度，助力科學(xué)研究新發(fā)現(xiàn)。

3.全流程一站式服務(wù)

基于拜譜生物完善的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可提供“細(xì)胞培養(yǎng)→探針孵育→WB檢測→高深度衣康酸化修飾檢測→專屬生信分析→特定位點(diǎn)PRM驗(yàn)證”全流程服務(wù)，省時(shí)省力更省心。

05、分析內(nèi)容（部分）

06、應(yīng)用方向

PART 2、文獻(xiàn)分享

文獻(xiàn)一

英文標(biāo)題：Chemoproteomic profiling of itaconation by bioorthogonal probes in inflammatory macrophages（Journal of the American Chemical Society，Q1，2020）

中文標(biāo)題：炎癥巨噬細(xì)胞中生物正交探針的化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)分析

研究內(nèi)容：本研究首次報(bào)道了基于衣康酸類似物OI，設(shè)計(jì)合成了適用于活細(xì)胞標(biāo)記的衣康酸生物正交探針（ITALK），并實(shí)現(xiàn)了對(duì)炎癥巨噬細(xì)胞中衣康酸修飾位點(diǎn)的直接鑒定。共鑒定出862個(gè)衣康酸化蛋白、1131個(gè)半胱氨酸位點(diǎn)，且存在18個(gè)賴氨酸和8個(gè)組氨酸的衣康酸修飾。這些修飾底物中包括了許多參與到炎癥免疫響應(yīng)和宿主防御相關(guān)調(diào)節(jié)通路中的關(guān)鍵蛋白，例如炎性小體、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)錄和細(xì)胞死亡相關(guān)蛋白，暗示衣康酸可通過調(diào)節(jié)多種通路來影響巨噬細(xì)胞功能。作者們選取了幾個(gè)新發(fā)現(xiàn)的修飾蛋白BRI3B、WIPI3和RIPK3并通過點(diǎn)突變實(shí)驗(yàn)對(duì)其修飾位點(diǎn)進(jìn)行了驗(yàn)證。本研究為理解衣康酸在巨噬細(xì)胞炎癥反應(yīng)中的作用機(jī)制提供了豐富的數(shù)據(jù)支持。

（圖源：Qin, Wei et al.,J Am Chem Soc. 2020）

文獻(xiàn)二

英文標(biāo)題：4-Octyl itaconate restricts STING activation by blocking its palmitoylation（Cell Reports，Q1，2023）

中文標(biāo)題：4-辛基衣康酸通過阻斷STING蛋白棕櫚?；瘉硪种破浠钚?

研究內(nèi)容：cGAS-STING軸在防御外來病原體和維持免疫穩(wěn)態(tài)中起著至關(guān)重要的作用。雖然在了解巨噬細(xì)胞活化過程中發(fā)生的代謝變化方面已經(jīng)取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，但對(duì)這些代謝變化如何影響cGAS-STING軸卻知之甚少。在這項(xiàng)研究中，作者確定衣康酸的衍生物4-辛基衣康酸(4-OI)抑制cGAS-STING的激活。此外，作者發(fā)現(xiàn)4-OI抑制cGAS-STING相關(guān)的抗病毒免疫反應(yīng)和自身免疫性炎癥。然而，作者發(fā)現(xiàn)內(nèi)源性衣康酸不影響cGAS-STING激活，表明4-OI和衣康酸的功能不同。從機(jī)理上講，研究發(fā)現(xiàn)4-OI直接烷基化STING上的Cys91，阻斷STING棕櫚?；凸丫刍?。4-OI對(duì)STING的烷基化代表了STING的另一種翻譯后修飾(PTMs)。該研究的發(fā)現(xiàn)揭示了cGAS-STING功能通過4-OI烷基化進(jìn)行調(diào)節(jié)的機(jī)制，并為不同類型PTMs之間的串?dāng)_提供了見解。

（圖源：Su, Chaofei et al.,Cell Rep. 2023）

PART 3、案例衍生思路

蛋白質(zhì)的S-脂酰化（S-acylation）是指脂肪酸與半胱氨酸的巰基通過硫酯鍵相連。最典型的是棕櫚酸，即S-棕櫚?；?。催化這一反應(yīng)的酶屬于蛋白質(zhì)?；D(zhuǎn)移酶（protein acyltransferase，PAT）家族，含有DHHC（Asp-His-His-Cys）序列，所以稱為DHHC-PAT。由于DHHC基序形成鋅指結(jié)構(gòu)域，因此編碼這些酶的基因稱為含鋅指DHHC（zDHHC）。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)24種人類zDHHC基因，命名為zDHHC1- 24（無zDHHC10，有zDHHC11B）。這些zDHHC之間的底物親和力和催化活性差異很大，其中zDHHC17和zDHHC13具有較強(qiáng)的底物結(jié)合能力，而zDHHC3和zDHHC7具有高效的S-酰化作用。

S-棕櫚酰化通過兩步機(jī)制進(jìn)行（如下圖）。第一步是DHHC基序中的半胱氨酸殘基被來自棕櫚酰-CoA的棕櫚酸?；纬甚；钢虚g體，這一步通常稱為自棕櫚?；?/span>。第二步是將棕櫚?；糠洲D(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)底物中的半胱氨酸巰基上。

（圖源：Anderson, Alison M et al.,NPJ Breast Cancer. 2016）

值得一提的是，在拜譜生物衣康酸化修飾組實(shí)測數(shù)據(jù)中，發(fā)現(xiàn)zDHHC13有3個(gè)半胱氨酸殘基被衣康酸化修飾（如下圖）。不妨設(shè)想，zDHHC13的半胱氨酸殘基被衣康酸烷基化，影響其自棕櫚?；?，進(jìn)一步影響其靶蛋白的棕櫚?；?，進(jìn)而影響相應(yīng)的生物學(xué)功能，為相關(guān)機(jī)制機(jī)理研究提供新思路。

PART 4、拜譜小結(jié)

作為TCA循環(huán)中的中間代謝物，衣康酸調(diào)節(jié)代謝、免疫和炎癥之間的相互作用，為治療免疫炎癥性疾病提供了替代治療策略。衣康酸結(jié)構(gòu)中的親電性α,β-不飽和羧酸結(jié)構(gòu)能對(duì)蛋白質(zhì)上的活性半胱氨酸殘基進(jìn)行烷基化修飾（邁克爾加成反應(yīng)），這一翻譯后修飾被稱為“衣康酸修飾（itaconation）”，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)功能，調(diào)控免疫應(yīng)答和代謝途徑，為多種疾病藥物研發(fā)提供新思路。

拜譜生物作為國內(nèi)領(lǐng)先的多組學(xué)公司，全新推出基于化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)的衣康酸化修飾蛋白組學(xué)產(chǎn)品，在全流程高精密儀器和高特異性生物正交探針加持下，可實(shí)現(xiàn)高精度、高深度的一站式衣康酸化修飾組檢測。另外，可搭配拜譜生物醫(yī)學(xué)絕對(duì)定量靶向代謝組(QMT1000)或能量代謝靶向代謝組產(chǎn)品對(duì)衣康酸及其類似物進(jìn)行靶向絕對(duì)定量檢測。多組學(xué)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，有助于深入理解衣康酸化修飾的功能及其調(diào)控機(jī)制，為疾病機(jī)制機(jī)理研究提供科學(xué)依據(jù)，從而在指導(dǎo)靶向藥物設(shè)計(jì)、疾病治療等方面創(chuàng)造無限可能。歡迎咨詢！

參考文獻(xiàn)

1. Qin W,Zhang Y,Tang H, et al. Chemoproteomic Profiling of Itaconation by Bioorthogonal Probes in Inflammatory Macrophages. J Am Chem Soc. 2020;142 (25):10894-10898.

2. Su C,Cheng T,Huang J, et al. 4-Octyl itaconate restricts STING activation by blocking its palmitoylation. Cell Rep. 2023;42 (9):113040.

3. Anderson AM,Ragan MA. Palmitoylation: a protein S -acylation with implications for breast cancer. NPJ Breast Cancer. 2016;2:16028.