华中农业大学油菜团队利用iodoTMT蛋白质组分析全面揭示了油菜蛋白氧化修饰对盐胁迫的响应学术资讯

蛋白氧化修饰被认为是ROS信号在细胞内和细胞间传递的重要途径。H2O2信号分子在植物生长发育调控以及逆境适应方面发挥重要作用，逆境条件下H2O2上升可以引起蛋白质半胱氨酸亚磺酰化修饰（R-SOH），该修饰是一种可逆的蛋白氧化修饰，也是调控蛋白功能，代谢通路以及激素信号的重要方式之一。利用蛋白质组技术广泛鉴定植物中的蛋白氧化修饰对解析蛋白氧化还原调控的功能和机制非常重要。

近日，华中农业大学油菜团队在Plant, Cell & Environment 上发表了题为“Proteome-wide identification of S-sulfenylated cysteines in Brassica napus”的研究论文，详细阐述了盐胁迫下油菜蛋白亚磺酰化修饰的分布及变化特征，郭亮教授和姚璇副教授是论文的通讯作者。

半胱氨酸巯基的亚磺酰化修饰是一种不稳定的状态，容易被还原或者进一步氧化，因此在鉴定亚磺酰化修饰位点的方法选择上非常关键。该研究结合了iodoTMT标记和串联质谱相结合的方法对油菜蛋白（叶片）在对照及盐处理条件下的亚磺酰化修饰位点进行了定性和定量分析。iodoTMT标签仅与巯基基团（还原的未经修饰半胱氨酸残基）发生反应，结合强还原剂TCEP和R-SOH特异性的还原剂亚砷酸盐，分别实现对总半胱氨酸和亚磺酰化修饰半胱氨酸的标记和定量。在蛋白提取同时对还原态巯基进行可逆的封闭，最大限度地保持了样本中原始巯基状态和水平。采用这种策略，该研究共鉴定到1821个修饰位点（涉及912个蛋白），发生亚磺酰化修饰的蛋白主要定位在叶绿体和细胞质中，相关功能主要富集在光合作用以及糖酵解等代谢途径。在盐胁迫条件下，细胞内蛋白总体氧化修饰水平表现出明显的上升，并有大量蛋白从低修饰水平转变为高修饰水平。该研究进一步对检测到的亚磺酰化修饰蛋白PGK（磷酸甘油酸激酶）和FBPase（果糖-1,6-二磷酸酶）进行了体外验证，质谱分析证实了这两个蛋白发生氧化修饰的位点，酶活性分析显示H2O2显著影响了这两个酶的活性。