鐵死亡（ferroptosis）是在2012年發現的一種新的細胞死亡方式，在細胞形態學、生化特徵以及基因水平上都與凋亡、壞死、自噬等傳統的細胞死亡方式具有顯著的差別。鐵死亡的特徵之一是脂質過氧化物水平升高，而當細胞發生脂質過氧化時，膜結構中的多不飽和脂肪酸會降解生成具有α,β-不飽和醛或酮結構的脂源性親電小分子（lipid-derived electrophiles，LDEs ）。這些小分子可以與蛋白中的親核性殘基發生邁克爾加成，從而形成羰基化修飾。
但是到目前為止，鐵死亡中是否存在羰基化修飾，以及該修飾的靶蛋白和位點都沒有報道過。近日，北京大學的王初團隊首次將廣泛應用於oxime ligation中的催化劑苯胺結構引入到化學蛋白質組學中，在鐵死亡過程中成功鑑定到>400個內源羰基化修飾蛋白和>20個內源修飾位點，並對線粒體蛋白通道蛋白VDAC2上羰基化修飾位點進行了初步的生物學功能研究。
在此之前，王初團隊發展了生物正交的羥胺探針，以經典的LDE分子4-羥基壬烯醛（HNE）為模型，結合還原性二甲基化標記技術，在體外實現了對羰基化修飾蛋白和位點進行了直接的大規模捕獲和鑑定（Redox Biol., 2017, 12, 712-718）。而本文發展的苯胺探針具有更高的靈敏性，形成的加成物化學性質十分穩定。
結合還原性二甲基化標記策略，作者鑑定出超過400個在鐵死亡中發生羰基化修飾的蛋白。功能性分析顯示這些蛋白主要定位在內質網、高爾基體、線粒體等富含多不飽和脂肪酸的細胞器中，並且富集到肺癌、腎損傷和HIV等疾病中。
進一步地，結合TOP-ABPP技術，利用酸切割標籤，作者成功地鑑定到了鐵死亡過程中內源產生的8個HNE、11個ACR以及5個ONE修飾位點。與此同時，作者對線粒體外膜蛋白VDAC2的第210位半胱氨酸上的修飾進行了生化驗證，而細胞活力實驗結果顯示該位點在細胞發生鐵死亡時可能發揮著清除LDEs的重要功能。
這一成果近期發表在Journal of American Chemical Society 上，並被選為ACS Editor's Choice和JACS Spotlights。文章的第一作者為王初課題組博士研究生陳影，博士後劉源，本科生藍童、研究生秦為等多位同學為本課題的完成提供了幫助，德國慕尼黑Helmholtz研究所的Marcus Conrad教授等也參與了本課題的合作。
閱讀更多 化學達人69 的文章
