清華新聞網(wǎng)12月11日電 蛋白質(zhì)分泌是細(xì)胞間信息傳遞的核心機(jī)制之一，尤其在免疫應(yīng)答和腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮關(guān)鍵作用。然而，現(xiàn)有的探針標(biāo)記等傳統(tǒng)蛋白質(zhì)組學(xué)方法雖能解析細(xì)胞內(nèi)修飾狀態(tài)，卻無(wú)法追蹤PTM蛋白是否被分泌、何時(shí)被分泌以及通過(guò)何種途徑分泌。而目前的鄰近標(biāo)記技術(shù)僅能追蹤蛋白質(zhì)分泌，卻無(wú)法區(qū)分不同修飾形式的蛋白質(zhì)，限制了人們對(duì)PTM在細(xì)胞通訊中功能的理解。因此，亟需發(fā)展能夠?qū)崿F(xiàn)PTM特異性分泌蛋白時(shí)空解析的新方法。
近日，清華大學(xué)藥學(xué)院秦為助理教授課題組與中國(guó)藥科大學(xué)莊申甜副教授團(tuán)隊(duì)合作研究了一種名為“PTM-based secretome profiling（PBSP）”的新型化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)攜帶特定翻譯后修飾的分泌蛋白的時(shí)空動(dòng)態(tài)追蹤，并揭示了衣康酸修飾通過(guò)激活酪氨酸激酶FYN調(diào)控細(xì)胞間通訊的新機(jī)制。
PBSP的核心設(shè)計(jì)基于“脈沖-追蹤”策略：研究人員首先利用帶有生物正交基團(tuán)的探針（如衣康酸探針I(yè)Talk）對(duì)活細(xì)胞內(nèi)的蛋白進(jìn)行脈沖標(biāo)記，隨后洗去探針并進(jìn)行一段時(shí)間的追蹤培養(yǎng)，最后從培養(yǎng)基中富集被標(biāo)記的分泌蛋白質(zhì)并進(jìn)行鑒定。該方法結(jié)合了基于C18 tip的低損耗富集純化技術(shù)（FISAP）與數(shù)據(jù)非依賴(lài)采集（DIA）質(zhì)譜策略，顯著提高了檢測(cè)靈敏度與覆蓋度（圖1）。該技術(shù)不僅具備高時(shí)空分辨率，還可適配多種PTM類(lèi)型，包括糖基化、羰基化、琥珀酸化等。
圖1.（a）PBSP技術(shù)流程示意圖; （b）PBSP在多種PTM分泌蛋白檢測(cè)中的應(yīng)用
研究團(tuán)隊(duì)首先將PBSP應(yīng)用于巨噬細(xì)胞中的衣康酸修飾（itaconation）研究，成功鑒定出818個(gè)衣康酸修飾的分泌蛋白，其中447個(gè)為外泌體依賴(lài)性分泌。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，多個(gè)已知衣康酸底物（如GSDMD、KEAP1）以外泌體形式分泌，提示其在細(xì)胞間傳遞調(diào)控信號(hào)的可能性。
圖2. FYN激酶在Cys239位點(diǎn)的衣康酸修飾增強(qiáng)其活性
尤為引人注目的是，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)酪氨酸激酶FYN在Cys239位點(diǎn)發(fā)生衣康酸修飾，該修飾通過(guò)抑制其Tyr531位點(diǎn)的磷酸化，顯著增強(qiáng)FYN激酶活性（圖2）。在IRG1敲除細(xì)胞中，LPS無(wú)法抑制FYN磷酸化，證明該調(diào)控依賴(lài)于內(nèi)源性衣康酸。此外，F(xiàn)YN被發(fā)現(xiàn)存在于巨噬細(xì)胞來(lái)源的外泌體中，提示其可能通過(guò)外泌體介導(dǎo)的跨細(xì)胞信號(hào)傳遞，在腫瘤微環(huán)境等病理?xiàng)l件下調(diào)控受體細(xì)胞的信號(hào)通路。
此外，研究還展示了PBSP平臺(tái)的可拓展性，通過(guò)替換不同PTM探針（如富馬酸探針、糖基化探針等），成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種PTM特異性分泌蛋白的系統(tǒng)性解析。
綜上，PBSP首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)PTM特異性分泌蛋白組的時(shí)空動(dòng)態(tài)解析，突破了傳統(tǒng)分泌組學(xué)技術(shù)在PTM分辨能力上的限制。該技術(shù)不僅為理解代謝物調(diào)控的蛋白質(zhì)分泌與細(xì)胞間通訊提供了新工具，也為免疫調(diào)節(jié)、腫瘤微環(huán)境等研究領(lǐng)域提供了全新的分子視角。
研究成果以“修飾特異的分泌蛋白時(shí)空分析揭示了衣康酸化激活的酪氨酸激酶”（Spatiotemporal profiling of modification-specific proteome secretion uncovers an itaconation-activated tyrosine kinase）為題，于12月4日發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。
清華大學(xué)藥學(xué)院助理教授秦為與中國(guó)藥科大學(xué)副教授莊申甜為論文共同通訊作者，秦為課題組科研助理陸文捷和博士后張艷玲為論文第一作者。研究得到國(guó)家高層次海外人才計(jì)劃、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃培育項(xiàng)目、北京市自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、清華-北大生命科學(xué)聯(lián)合中心、清華大學(xué)篤實(shí)計(jì)劃、北京生物結(jié)構(gòu)前沿研究中心、北京分子科學(xué)國(guó)家研究中心開(kāi)放課題基金、深圳市醫(yī)學(xué)研究基金等的支持。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-025-66508-y
供稿：藥學(xué)院
編輯：李華山
審核：郭玲
