分享一篇发表在PNAS上的文章：Amino acid and protein specificity of protein fatty acylation in C. elegans，通讯作者是康奈尔大学的Frank C. Schroeder教授，他的研究方向聚焦于秀丽隐杆线虫的代谢组学。在这篇文章中，作者在氨基酸残基和蛋白质组两个层面对线虫中的蛋白质的脂肪酰化进行了研究。
蛋白质可以通过半胱氨酸的S-硫酯，N端甘氨酸或赖氨酸侧链的N-酰胺，或丝氨酸和苏氨酸侧链的O-酯进行脂肪酰化修饰。但目前对于不同残基之间脂肪酰化修饰的差异尚未得到全面的研究。
作者首先使用两种方法在氨基酸残基水平对不同脂肪酰化进行研究。其一是利用同位素标记的羟胺处理蛋白质组，以捕获S-酰基化；其二是将蛋白进行酶解，鉴定脂肪酰基偶联的氨基酸，从而分析其他种类的酰基化。
通过羟胺捕获，作者发现奇数链脂肪酸C17:0是S-酰基化的主要形式，并通过合成标准品验证了其结构为单甲基支链脂肪酸isoC17:0。通过蛋白酶水解策略，作者发现在N端甘氨酸上几乎完全是C14:0豆蔻酰化，这与此前的研究一致。而赖氨酸残基主要由isoC15:0和isoC17:0进行酰基化修饰。丝氨酸则会广泛地与不同脂肪酸发生酰基化，包括C14至C18，以及C20:5（EPA）。这些结果表明，不同的氨基酸残基表现出高度特异性的脂肪酰化。由于观察到isoC17:0在半胱氨酸酰基化上有明显的偏好，作者希望利用isoC17:0的生物正交类似物在蛋白质组水平对半胱氨酸S-酰基化进行检测。于是作者设计并合成了一种带有炔基的Alk-C17i探针。利用Alk-C17i和两种直链脂肪酸探针Alk-C16和Alk-C18分别处理线虫，通过点击化学偶联生物素，随后将样品分为两部分，其中一部分使用羟胺处理裂解硫酯，以区分N/O-酰基化和S-酰基化，然后利用链霉亲和素富集并进行bottom-up的蛋白质组学分析。随后，作者对蛋白质组学鉴定结果进行了分析，将结果中在羟胺处理后丰度至少降低3倍的蛋白归类为S-酰基化蛋白，而丰度降低不到1.5倍的归类为N/O-酰基化蛋白。三种探针一共鉴定到1013个S-酰基化蛋白和510个N/O-酰基化蛋白。
最后，作者在结果中选取了5种蛋白进行脂肪酰化修饰的验证。并且对不同炔基探针的脂肪酰化特异性进行了分析。总的来说，这篇文章利用羟胺捕获、蛋白酶解和生物正交探针3种方法在氨基酸残基和蛋白质组水平对秀丽隐杆线虫中的脂肪酰化修饰进行了系统性研究。文章链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2307515121原文引用：10.1073/pnas.2307515121
