如何通过高分辨质谱检测组蛋白乳酰化修饰?

    组蛋白乳酰化(Histone lactylation)是一种新型的翻译后修饰,其发现拓展了代谢物在表观遗传调控中的角色。由于其修饰丰度低、结构易与乙酰化等其他修饰混淆,必须依赖高分辨质谱(High-Resolution Mass Spectrometry, HRMS)才能进行精准检测与定性定量分析。

     

    一、背景简介:什么是组蛋白乳酰化?

    组蛋白乳酰化是2019年由Zhang等人在《Nature》首次报道的新型赖氨酸修饰,来源于乳酸代谢产物 lactyl-CoA。该修饰影响染色质结构及基因表达,尤其在缺氧、炎症、肿瘤代谢重编程等生理/病理过程中表现活跃。

    乳酰化与乙酰化等常见修饰具有以下不同特点:

    protein-lactylation-modification-analysis-zh13 

    二、检测乳酰化为何必须依赖高分辨质谱?

    1、组蛋白乳酰化的几个检测挑战:

    (1)修饰差异小:乳酰化(+72.0211 Da)与乙酰化(+42.0106 Da)仅相差30 Da,低分辨质谱易混淆。

    (2)修饰位点复杂:组蛋白富含赖氨酸残基,多个潜在修饰位点共存,需高分辨率区分异构体。

    (3)丰度极低:在天然样本中乳酰化丰度远低于乙酰化/甲基化等,需要灵敏度高的检测平台。

     

    2、高分辨质谱(如Orbitrap Fusion Lumos、timsTOF Pro 2)具备:

    (1)ppm级质量精度:能精准分辨乳酰化与其他近似修饰;

    (2)高扫描速度:支持Data-Independent Acquisition(DIA)或PRM等策略;

    (3)高灵敏度:适用于低丰度修饰靶点的检测。

    在百泰派克生物科技,我们采用Orbitrap Exploris 480联用NanoLC系统,专为低丰度组蛋白修饰开发专属富集与质谱方法,确保数据重现性与深度。

     

    三、组蛋白乳酰化检测流程详解

    1、样本制备

    (1)来源:细胞核提取物、动物组织、临床样本等;

    (2)组蛋白提取:使用酸萃取法(例如0.4N H2SO4),特异性富集组蛋白;

    (3)还原/烷基化:处理二硫键;

    (4)酶解策略:采用Trypsin/LysC等多酶联合,提升乳酰化肽段覆盖度。

     

    2、修饰肽段富集

    (1)抗乳酰化抗体富集(Immunoaffinity):市售乳酰化赖氨酸抗体(例如PTMScan®)可用于IP级别富集;

    (2)替代方法:化学衍生标记或HILIC分级策略。

     

    3、LC-MS/MS 分析

    (1)平台建议:Orbitrap Exploris、Fusion Lumos、QE HF等均可胜任。

    (2)分析模式:

    • DDA(Data Dependent Acquisition):探索性研究使用;

    • DIA / PRM(Parallel Reaction Monitoring):用于靶向定量分析。

    (3)关键参数:

    • MS1分辨率 ≥ 60,000
    • MS2分辨率 ≥ 30,000

    • 动态排除:30s以上

    • 离子源模式:正离子(ESI+)

     

    4、数据分析

    (1)数据库搜索引擎:MaxQuant、pFind、MSFragger等

    (2)修饰设置:

    • 乳酰化修饰(Kla):+72.0211 Da

    • 开启多种可变修饰选项(乙酰化、甲基化等)以比较特异性

    (3)定量方式:LFQ、TMT 或 PRM/Parallel Reaction Monitoring

    (4)结果验证:

    • 合成肽验证特异性

    • Western blot / IP-MS验证抗体特异性

     

    四、常见问题解析(FAQ)

    Q1:乳酰化修饰是否容易被乙酰化误判?

    是。若仪器分辨率不足,或数据库未设定乳酰化质量偏移量,容易将乳酰化肽段错误识别为乙酰化。因此高分辨率和精准质量匹配非常关键。

     

    Q2:是否必须进行富集?

    建议富集。尽管高分辨仪器可检测低丰度肽段,但组蛋白乳酰化修饰非常稀有,未富集可能难以检出。

     

    Q3:可以通过DIA方法分析乳酰化吗?

    可以。DIA具备高通量与可重分析性,适合系统性研究。我们推荐使用PRM或DIA进行乳酰化修饰的靶向定量。

     

    五、百泰派克生物科技的优势服务

    在百泰派克生物科技,我们基于先进质谱平台和深厚的蛋白组学经验,为您提供一站式组蛋白乳酰化修饰检测服务:

    • 高分辨Orbitrap质谱平台,支持DIA/PRM多模式采集;

    • 修饰位点级别的高覆盖鉴定与定量分析;

    • 优化的富集方案 + 严格质控标准,确保数据稳定性;

    • 提供生信分析支持:富集通路、调控网络、交叉修饰图谱等。

     

    组蛋白乳酰化修饰正逐渐成为表观遗传研究的热点,它连接代谢状态与染色质结构的桥梁角色,尤其适合研究肿瘤免疫、慢性炎症、干细胞命运等方向。通过高分辨质谱,科研人员可以更精准地探测这一微小而关键的修饰。如果您正在开展相关课题,欢迎联系百泰派克生物科技,我们将为您量身打造乳酰化修饰检测方案,助力科学发现!

     

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