推荐一篇发表在Nat. Chem. Biol.上的论文，题目为：Chemoproteomic mapping of the glycolytic targetome in cancer cells，通讯作者是来自中国药科大学的叶慧研究员、郝海平教授。郝海平/叶慧团队主要从事代谢调控与靶标发现/确证研究、中药及天然药物体内过程及作用机理研究。这篇论文通过全局性标记蛋白中反应性赖氨酸来测量配体结合诱导残基可及性标记的变化从而识别靶蛋白，并用于发现10种主要糖酵解代谢物的靶蛋白组。
糖酵解的过度激活是大多数肿瘤细胞的代谢特征，该过程涉及的内源性代谢物不仅作为代谢燃料，还是重要的信号信使和多功能调节因子。然而，这些活性代谢物在细胞中如何与靶蛋白相互作用从而发挥调节功能有待进一步探索。目前，代谢物衍生的化学探针的方法不适合多种代谢物靶蛋白组的研究。因此，本文发展了一种无需对代谢物进行化学衍生的方法—靶点响应可及性分析方法（TRAP），从而对代谢物-蛋白质相互作用网络进行了深入研究，展现了活性代谢物的多种调节功能。该方法的原理是：小分子配体与靶蛋白结合后，由于引起的立体位阻或结合诱导的异构作用，可改变反应性残基对共价标记的可及性。因此，作者利用高效的赖氨酸的二甲基化标记，结合质谱技术测定蛋白中配体结合引起的赖氨酸反应性的可及性变化从而发现相应的靶蛋白组。
首先，作者对方法进行了系统的基准测试，并且证明了该方法可以作为热稳定性方法、抵抗蛋白水解酶方法发现靶点的有效补充。接下来，基于该方法作者针对糖酵解通路中的十个代谢物进行了靶蛋白组的分析表征，每种代谢物以单一浓度进行测试，结合六重TMT标记的定量蛋白质组学的分析方法评估代谢物对赖氨酸残基反应性的影响。总体来说，作者初步确定了糖酵解代谢物的913个潜在靶点和2,487个潜在的相互作用。
随后，作者对代谢物是否能够调节靶点功能进行了研究。首先，作者发现代谢物对酶活性的影响，具体而言，在F6P/G6P/FBP孵育后观察到了PKM2活性位点K270标记可及性显著降低，并与PKM2活性检测结果一致，除了众所周知的FBP外，F6P和G6P是两种新的PKM2激活剂。同时发现一种独特的配体3PG, 它影响的位点位于PKM2活性位点的较远位置，其中K433的响应位点与FBP共享，表明3PG可能与FBP竞争结合到靠近K433的区域，3PG虽然不改变PKM2的酶活性，但可能会抑制了FBP引起的激活，并通过实验得以证明。由此可见PKM2的活性可能受到多种糖酵解代谢物的精确调节。另外，作者还发现糖酵解代谢物可以调控转录因子的功能，其中TRIM28是没有确定配体的孤儿转录因子，作者的研究表明TRIM28是多种糖酵解代谢物的结合伴侣，其中乳酸对TRIM28赖氨酸残基反应性的可及性改变最大，其相互作用通过热稳定性和SPR实验得以验证，通过对结合区域进行突变从而削弱相互作用。另外作者还对乳酸结合后是否会影响其转录活性进行了RNA-seq分析，发现了乳酸对89个基因具有显著调控作用。
总之，作者发展了一种靶点响应可及性分析方法来实现糖酵解通路中代谢物的靶蛋白组的鉴定。
本文作者：ZJ
责任编辑：MB
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41589-023-01355-w
文章引用：DOI: 10.1038/s41589-023-01355-w
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