PNAS:开发了一种分析精氨酸二甲基蛋白质组的新方法

近日，中科院大连化物所生物分离分析新材料与新技术研究组的叶研究员和上海有机化学研究所生物化学与化学交叉研究中心的刘聪研究员合作，将硼酸化学引入甲基化蛋白质组分析方法，巧妙地利用精氨酸残基上不同修饰基团的空间位阻差异，实现了精氨酸二甲基肽段的高效富集，显著提高了蛋白质甲基化的分析能力。利用这种新方法，系统地分析了蛋白质相分离过程中精氨酸二甲基化的变化，发现这种修饰的发生会降低蛋白质的相分离能力。

蛋白质甲基化是调节蛋白质功能的重要翻译后修饰，与多种疾病的发生发展有关。研究表明，精氨酸的二甲基化会影响一些神经退行性疾病相关蛋白的液液分离以及相分离驱动的无膜细胞器的产生。但是，由于精氨酸二甲基的蛋白质组分析技术覆盖面不够，这类研究只集中在少数蛋白质上，精氨酸甲基化对蛋白质相分离的影响还没有得到系统的探索。

本研究发现，不同的甲基化精氨酸残基与o-二酮反应时，由于空间位阻不同，反应活性有很大差异。基于此，团队设计了一种精氨酸二甲基肽的富集方法：首先用环己酮选择性封闭未修饰的精氨酸残基，然后用丙酮醛选择性修饰二甲基精氨酸残基上的顺式-o-二羟基，使硼酸类物质选择性富集精氨酸二甲基肽。与传统的亲和富集方法相比，该方法具有很强的富集精氨酸二甲基肽的能力，特别是在识别RG/RGG序列上的精氨酸二甲基位点方面。该团队应用这种方法分析了蛋白质相分离过程中精氨酸甲基化的变化，发现一些与无膜细胞器或神经退行性疾病相关的蛋白质上的精氨酸二甲基化程度发生了显著变化，包括G3BP1、FUS、hnRNPA1和KHDRBS1。一系列实验表明，精氨酸甲基化可以显著降低这些蛋白质的相分离能力，上述蛋白质组分析中发现的甲基化位点变化是调控蛋白质相分离的关键因素。本文建立了基于化学反应的精氨酸二甲基的蛋白质组分析方法，揭示了精氨酸二甲基在调节蛋白质液-液分离中的重要作用。

叶团队致力于蛋白质磷酸化、糖基化、甲基化等翻译后修饰分析新方法的研究，开发了基于可逆酶化学标记的O-GlcNAc糖肽无痕富集方法，克服了标记基团对糖肽质谱检测的干扰，实现了O-GlcNAc糖基化()的高灵敏分析；基于不同糖肽的同一肽骨架具有相似的断裂规律，发展了一种基于模式识别的肽序列识别新方法，拓展了光谱，显著提高了N-连接位点特异性糖型的识别灵敏度，发现了未知的糖链和糖链修饰()。

相关研究结果发表在《美国国家科学院院刊》 (PNAS)上，标题为“通过基于空间效应的化学富集方法调控蛋白质相分离中精氨酸双甲基化的全球概况”。本研究得到了国家重点科技攻关项目的资助。d计划、大连化工学院创新基金等。

科学家开发了一种分析精氨酸二甲基蛋白质组的新方法。