蛋白乳酰化修饰检测方法全对比:优缺点一目了然

    近年来,蛋白翻译后修饰(PTMs)研究不断拓展,从最初的磷酸化、乙酰化到如今的泛素化、巴豆酰化等新型修饰,科学家们不断揭示其在细胞调控中的关键作用。乳酰化(Lactylation),作为2019年首次被报道的新型赖氨酸修饰,迅速引起了代谢组学和表观遗传学领域的高度关注。乳酰化连接了代谢状态(尤其是乳酸代谢)与染色质功能、基因表达之间的桥梁,广泛参与炎症、肿瘤、干细胞分化等多种生物过程。但由于其低丰度、高动态性及位点异质性,如何精准检测乳酰化修饰蛋白成为研究中的关键挑战。

    一、乳酰化修饰的生物学背景与研究价值

    1、什么是蛋白乳酰化(Lactylation)?

    乳酰化是指乳酸通过非酶或酶促途径与蛋白赖氨酸残基形成共价修饰。该修饰形式被认为是一种代谢-表观遗传连接的新机制,特别在组蛋白上作用明显,如H3K18la、H3K23la等位点已被证实可调控基因转录活性。

    2、研究热点领域

    (1)肿瘤代谢:癌细胞的有氧糖酵解产生大量乳酸,乳酰化可能是调控肿瘤微环境和免疫逃逸的重要机制;

    (2)免疫应答:乳酰化参与巨噬细胞活化状态的重编程;

    (3)干细胞命运:调控干细胞自我更新与分化的表观遗传因子;

    (4)代谢紊乱:糖尿病、肥胖等代谢疾病中的潜在生物标志物。

    二、蛋白乳酰化检测的主要技术方法全对比

    1、抗乳酰化抗体富集结合质谱(Affinity Enrichment-MS)

    (1)原理

    • 使用特异性的抗乳酰化赖氨酸(Kla)抗体富集乳酰化肽段后进行LC-MS/MS分析

    (2)优点

    • 高通量、位点级别定性;

    • 可用于全蛋白组范围的乳酰化位点挖掘;

    • 与TMT/iTRAQ等定量策略兼容。

    (3)缺点

    • 抗体特异性和富集效率影响大;

    • 易产生背景噪音和非特异性结合;

    • 高成本,需优化富集条件。

    (4)应用推荐

    • 初次开展乳酰化研究,需构建乳酰化修饰谱图;适用于大规模位点筛选。

    2、化学标记法(Chemical Labeling-Based Enrichment)

    (1)原理

    • 通过化学方法将乳酰基团衍生化,如氢氧肟酸酯衍生化后结合生物素亲和纯化,进而进行质谱分析。

    (2)优点

    • 可提高乳酰化修饰的富集选择性;

    • 避免抗体依赖性问题。

    (3)缺点

    • 反应条件苛刻,易引入假阳性;

    • 修饰效率和位点保留率难控制;

    • 对低丰度修饰位点不敏感。

    (4)应用推荐

    • 适合验证特定蛋白乳酰化修饰的存在性,或作为抗体法的补充策略。

    3. 免疫印迹(Western Blot)/免疫组化(IHC)

    (1)原理

    • 利用抗Kla抗体检测蛋白整体乳酰化水平或定位表达。

    (2)优点

    • 操作简单,常规实验室可实现;

    • 可进行组织或细胞水平的空间分布观察;

    • 适用于快速筛查样本状态。

    (3)缺点

    • 无法提供位点信息;

    • 特异性和灵敏度受抗体影响;

    • 定量精度较差,难以用于动态变化分析。

    (4)应用推荐

    • 前期筛选或验证某些生物学处理是否诱导乳酰化水平变化。

    4. 定点突变结合功能实验

    (1)原理

    • 通过突变乳酰化位点赖氨酸(K)为精氨酸(R)或丙氨酸(A),评估其对蛋白功能的影响。

    (2)优点

    • 可直观验证乳酰化在特定位点的功能作用;

    • 适用于机制研究阶段。

    (3)缺点

    • 不属于检测手段本身;

    • 需先明确修饰位点;

    • 构建周期长、验证成本高。

    (4)应用推荐

    • 对已识别乳酰化位点的功能后验证尤为重要。

    三、检测方法对比总结

    protein-lactylation-modification-analysis-zh16

    四、选择最佳策略:科研目的驱动技术路径

    不同研究阶段应结合科研目标选择最优检测方法:

    • 机制探索阶段:推荐从抗体富集-MS入手,广泛识别乳酰化位点,再结合Western blot/IHC进行验证;
    • 功能研究阶段:针对关键位点进行定点突变分析;

    • 大队列研究:需构建高通量、可重复的定量乳酰化组学平台,建议结合TMT标记+质谱技术。

    五、百泰派克生物科技在乳酰化检测中的优势

    在面对乳酰化等低丰度新型修饰检测挑战时,百泰派克生物科技依托多年的蛋白组学和修饰组学经验,提供如下技术优势:

    • 高灵敏度Kla抗体富集平台:自主优化富集流程,提升修饰肽段回收率;

    • 定量修饰组学方案成熟:兼容TMT/iTRAQ/SILAC等多种策略;

    • 一站式乳酰化研究支持:从样本预处理、质谱分析到生信功能注释全流程覆盖;

    • 科研+服务一体化:为课题申请、SCI论文发表提供技术保障和数据支持。

    随着乳酰化修饰研究不断深入,选择合适的检测手段对于揭示其生物学功能至关重要。无论是从基础机制研究出发,还是为疾病标志物筛选提供依据,构建高质量的乳酰化组学数据是关键第一步。百泰派克生物科技致力于帮助广大科研工作者在这一前沿领域取得突破,欢迎联系我们获取定制化乳酰化组学服务方案,共同探索表观代谢调控的新篇章。

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