技術(shù)文章
在細(xì)胞的微觀世界里,線粒體如同精密運(yùn)轉(zhuǎn)的能量工廠,而一種名為 "琥珀?;揎? 的生物化學(xué)過程,正逐漸揭開其調(diào)控能量代謝的神秘面紗。這種由代謝產(chǎn)物介導(dǎo)的賴氨酸修飾,如同細(xì)胞內(nèi)的 "分子開關(guān)",在腫瘤、肝臟疾病、神經(jīng)退行性疾病等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出非凡的調(diào)控力量,為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究開辟了全新的視角。
2010年,芝加哥大學(xué)趙英明教授團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)突破性研究,將琥珀酰化修飾(Lysine succinylation,Ksucc)帶入科學(xué)界的視野。與傳統(tǒng)的甲基化、乙?;揎棽煌@種新型翻譯后修飾能引發(fā)更顯著的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能改變,其底物琥珀酰輔酶 A 的來源 —— 線粒體三羧酸循環(huán)(TCA 循環(huán)),賦予了它與能量代謝的天然聯(lián)系。
Illustration of chemical structures of lysine, acetyllysine, succinyllysine and methylmalonyllysine residues.
早期研究認(rèn)為,琥珀?;蔷€粒體內(nèi)依賴琥珀酰輔酶 A 濃度和 pH 值的非酶促過程。然而隨著研究深入,一個(gè)復(fù)雜的酶調(diào)控網(wǎng)絡(luò)逐漸清晰:p300/CBP、α-KGDHC 等作為 "書寫者"(Writer)催化修飾發(fā)生,而 SIRT5、SIRT7 等 "橡皮擦"(Eraser)則負(fù)責(zé)動(dòng)態(tài)去除修飾。這種非酶促與酶促機(jī)制的協(xié)同作用,揭示了細(xì)胞內(nèi)代謝調(diào)控的精細(xì)平衡。
在腫瘤研究領(lǐng)域,琥珀?;揎椪宫F(xiàn)出雙重調(diào)控角色:
膠質(zhì)母細(xì)胞瘤:KAT2A 與 α-KGDH 復(fù)合體形成的核內(nèi)琥珀酰轉(zhuǎn)移酶,通過提升組蛋白 H3K79 琥珀?;?,精準(zhǔn)調(diào)控基因表達(dá)并促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。
肝癌:OXCT1 作為新型琥珀?;D(zhuǎn)移酶,通過修飾 LACTB K284 位點(diǎn)抑制其蛋白酶活性,增強(qiáng)線粒體功能從而推動(dòng)肝癌進(jìn)展。
肺腺癌:SUCLG2 的琥珀?;揎椡ㄟ^抑制泛素化降解,增強(qiáng)蛋白穩(wěn)定性并誘導(dǎo)線粒體代謝重編程,成為腫瘤代謝調(diào)控的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。
Succinate and succinylation in immunity. (A) The scheme of the TCA cycle. (B) Succinate and succinylation play multi faceted roles in the tumor microenvironment including macrophage (TAM, tumor-associated macrophage) polarization, T cell growth and differentiation, dendritic cell antigen processing capacity, follicular B cell activation and B cell antibody response, and tumor metastasis.
在肝臟疾病研究中,琥珀?;揎椊沂玖舜x穩(wěn)態(tài)的調(diào)控機(jī)制:
尿素循環(huán):SIRT5 缺失導(dǎo)致 ASS1 K112 琥珀?;缴撸苯佑绊懓苯舛竟δ?,為高氨血癥的治療提供新方向。
急性肝損傷:SIRT5 通過去琥珀?;?ALDH2 K385 位點(diǎn),恢復(fù)其酶活性并抑制線粒體氧化應(yīng)激,成為乙酰氨基酚中毒的潛在保護(hù)機(jī)制。
阿爾茨海默?。ˋD)研究中,琥珀?;揎椊沂玖巳碌姆肿硬±頇C(jī)制:
AD 患者腦組織中,tau 蛋白與 APP 的琥珀?;礁淖兣c疾病進(jìn)展呈動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián),線粒體蛋白的廣泛修飾提示能量代謝紊亂的核心作用。
鎘暴露誘導(dǎo)的 AD 樣病理中,SIRT5 通過去琥珀?;?RAB7A 維持自噬流正常,為重金屬神經(jīng)毒性的干預(yù)提供了靶點(diǎn)。
在糖尿病性心肌病研究中,SIRT5 通過去琥珀?;?CPT2 K424 位點(diǎn),恢復(fù)脂肪酸代謝關(guān)鍵酶活性,有效緩解心肌脂毒性,為代謝性心臟損傷提供了代謝調(diào)控新策略。
植物研究領(lǐng)域同樣展現(xiàn)了琥珀酰化修飾的跨物種調(diào)控魅力:棉花應(yīng)對(duì)黃萎病感染時(shí),GhPSB27 蛋白的 Khib/Ksuc 雙重修飾通過調(diào)節(jié)光合作用與活性氧代謝,實(shí)現(xiàn)抗病性與產(chǎn)量的平衡,為作物改良提供了新視角。
隨著質(zhì)譜技術(shù)的革新,琥珀?;揎椀难芯恳褟膯我话悬c(diǎn)分析邁向系統(tǒng)生物學(xué)層面。當(dāng)前研究熱點(diǎn)正逐漸聚焦于修飾間的 "串?dāng)_"(Crosstalk):如 SUCLG2 的琥珀?;ㄟ^抑制泛素化增強(qiáng)穩(wěn)定性,揭示了翻譯后修飾網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜互作。這種多維度調(diào)控機(jī)制的解析,將為疾病治療提供更立體的靶點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。
作為修飾抗體領(lǐng)域的超勢(shì)力新星,杭州斯達(dá)特依托專有兔單B細(xì)胞抗體開發(fā)平臺(tái),自主開發(fā)的琥珀酰化泛抗體(貨號(hào):S0B1272)具有特異性強(qiáng),親和力強(qiáng),批件穩(wěn)定性一致等優(yōu)勢(shì),可為國(guó)內(nèi)外科研團(tuán)隊(duì)提供精準(zhǔn)的修飾研究解決方案。
在生命科學(xué)的版圖上,琥珀酰化修飾如同一塊關(guān)鍵拼圖,正在線粒體能量代謝與疾病調(diào)控的畫卷中勾勒出清晰的輪廓。隨著研究的深入,這個(gè)曾經(jīng)的 "新型修飾" 有望成為連接代謝紊亂與疾病發(fā)生的核心樞紐,為人類攻克重大疾病提供源源不斷的創(chuàng)新靈感。從細(xì)胞能量工廠到疾病治療前線,琥珀?;揎椀奶剿髦?,正帶領(lǐng)我們走向更精準(zhǔn)的醫(yī)學(xué)未來。
杭州斯達(dá)特 志在為全球生命科學(xué)行業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的抗體、蛋白、試劑盒等產(chǎn)品及研發(fā)服務(wù)。依托多個(gè)開發(fā)平臺(tái):重組兔單抗、重組鼠單抗、快速鼠單抗、重組蛋白開發(fā)平臺(tái)(E.coli,CHO,HEK293,InsectCells),已正式通過歐盟98/79/EC認(rèn)證、ISO9001認(rèn)證、ISO13485。
琥珀酰化修飾:解鎖線粒體能量代謝的神奇鑰匙
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