2025年Cell期刊发表突破性研究，利用生物素标记丙酮酸探针首次揭示了STAT1蛋白的丙酮酰化修饰及其在炎症信号通路中的关键调控作用。这一发现不仅拓展了代谢物介导的翻译后修饰研究边界，也彰显了生物素标记代谢物探针在顶刊研究中的强大工具价值。
丙酮酸：从代谢中间产物到信号分子
丙酮酸是糖酵解的核心中间产物，长期以来被视为连接糖代谢和三羧酸循环的"代谢枢纽"。然而，近年研究揭示，丙酮酸及其衍生物还能作为翻译后修饰的酰基供体，对蛋白质进行丙酮酰化（Lys-lactylation的一种邻近形式）修饰，从而直接调控蛋白质功能。
此前，赖氨酸乳酸化（Kla）修饰已引起广泛关注，但丙酮酰化修饰因缺乏有效检测工具而研究滞后。核心瓶颈在于：如何特异性地富集和鉴定丙酮酰化修饰位点？
生物素标记丙酮酸的破局思路
研究团队巧妙地设计了生物素标记的丙酮酸类似物作为代谢探针。其核心策略如下：
探针设计原理
保留反应活性： 在丙酮酸分子上引入生物素标签，同时保留其参与酶促转酰反应的活性基团
代谢掺入： 将生物素-丙酮酸加入细胞培养体系，使其被细胞代谢途径摄取并掺入蛋白质修饰位点
亲和富集： 利用链霉亲和素磁珠高效富集被生物素标记的丙酮酰化蛋白
质谱鉴定： 通过LC-MS/MS精准鉴定修饰位点
相比传统抗体的优势
STAT1丙酮酰化：炎症信号的新开关
利用上述生物素标记丙酮酸探针，研究团队在干扰素-γ（IFN-γ）刺激的巨噬细胞中进行了全蛋白质组丙酮酰化分析，鉴定到数百个潜在的丙酮酰化修饰位点，其中STAT1（信号转导与转录激活因子1）的K298位点的丙酮酰化引起了特别关注。
关键发现
修饰动态： IFN-γ刺激后，STAT1 K298丙酮酰化水平在2-6小时内显著升高，与STAT1磷酸化时间动力学一致
功能效应： K298丙酮酰化抑制了STAT1与DNA的结合活性，从而负调控IFN-γ下游基因表达
去修饰酶： HDAC3被鉴定为催化STAT1去丙酮酰化的酶，形成"丙酮酰化-去丙酮酰化"的可逆调控循环
体内验证： 在小鼠炎症模型中，STAT1 K298丙酮酰化水平与炎症严重程度负相关
机制模型
这一发现揭示了一个全新的代谢-信号交叉调控机制：糖酵解产生的丙酮酸不仅为细胞提供能量和代谢前体，还能通过蛋白质丙酮酰化修饰直接参与炎症信号的精细调控。
对代谢物修饰研究的启示
该研究的成功很大程度上归功于生物素标记代谢物探针的应用策略。这一范式可推广至多种代谢物介导的翻译后修饰研究：
每种代谢物修饰都可能通过类似的"生物素标记探针 + 亲和富集 + 质谱鉴定"策略实现系统性发现。
纳孚生物：代谢物标记探针的定制合成
纳孚生物专注于生物素标记化合物的定制合成，为代谢物修饰研究提供高品质探针：
核心产品
生物素标记丙酮酸（Biotin-Pyruvate）：
纯度 ≥ 95%（HPLC验证）
结构经NMR和HRMS确认
提供mg至g级规模
可根据需求调整连接臂长度（PEG0-PEG12）
扩展产品线：
生物素标记乳酸（Biotin-Lactate）
生物素标记琥珀酸（Biotin-Succinate）
生物素标记巴豆酸（Biotin-Crotonate）
其他代谢物的生物素标记定制合成
技术优势
灵活的连接臂设计： 提供烷基链（C2-C12）和PEG链（PEG2-PEG12）多种连接臂选择，优化空间位阻和水溶性
可裂解设计： 可引入SS键（二硫键）或光裂解基团，便于标记蛋白的温和释放
多标记策略： 支持双生物素标记、荧光-生物素双标记等复杂探针设计
快速交付： 库存产品48小时内发货，定制项目2-4周交付
展望
STAT1丙酮酰化的发现只是代谢物修饰研究的冰山一角。随着生物素标记代谢物探针的不断丰富和应用普及，我们预计未来2-3年内将迎来赖氨酸非乙酰化修饰研究的爆发期。对于有志于在蛋白质翻译后修饰领域发力的课题组而言，选择高品质的生物素标记代谢物探针是实验成功的关键一步。
纳孚生物将持续跟踪前沿文献，开发更多代谢物标记探针，为代谢调控与蛋白质组学交叉研究提供有力工具。
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