引言
2026年2月，电子科技大学医学院郑慧团队在国际顶尖期刊《Cell》发表重磅研究：首次发现一种全新的蛋白质翻译后修饰——蛋白质丙酮酰化（Pyruvylation），并揭示糖酵解终产物丙酮酸作为I型干扰素（IFN-I）信号通路天然抑制因子的非代谢功能。
这项研究不仅阐明了高血糖环境如何通过促进丙酮酰化修饰削弱机体抗病毒免疫，为理解糖尿病患者对病毒感染易感性增加提供了分子基础——更值得关注的是，生物素标记技术在这项里程碑研究中发挥了不可替代的关键作用。
一、研究背景：代谢物与免疫的交汇
长期以来，糖酵解终产物丙酮酸被认为主要参与能量产生（进入TCA循环）和生物合成（转化为乳酸、草酰乙酸等）。然而，近年来代谢物作为信号分子的非代谢功能逐渐受到关注——此前学界已发现乳酸可通过"乳酸化修饰"调控组蛋白和基因表达。
郑慧团队提出疑问：丙酮酸是否也能直接修饰蛋白质？如果可以，这种修饰是否具有免疫调控功能？
二、核心发现：STAT1丙酮酰化抑制抗病毒免疫
1. 丙酮酸是IFN-I信号的天然抑制因子
研究团队通过系统排查糖酵解通路关键酶，发现了关键逻辑：
敲低己糖激酶（HK）、磷酸果糖激酶1（PFK1）、烯醇化酶1（ENO1）或丙酮酸激酶M2（PKM2）→ 细胞抗病毒基因表达显著增加
但敲低乳酸脱氢酶A（LDHA）→ 无促进效果
在生化反应顺序上，PKM2催化生成丙酮酸，LDHA将丙酮酸转化为乳酸。敲低PKM2能解除免疫抑制但敲低LDHA不能——导致免疫抑制的"嫌疑分子"必然是丙酮酸本身。
验证实验：外源加入0.3-0.5 mM丙酮酸钠 → 以剂量依赖方式下调干扰素诱导的抗病毒基因表达；同样剂量的乳酸则完全无此效果。
2. 发现全新翻译后修饰——丙酮酰化
丙酮酸如何跨界干预免疫系统？研究团队运用了生物素标记技术寻找答案。
生物素标记策略
研究团队合成了一种带有生物素标签的丙酮酸探针——Biotin-Pyruvate（生物素-丙酮酸偶联物），将其加入细胞培养体系。孵育24小时后：
利用抗生物素抗体进行免疫沉淀
结合质谱技术分析被标记的蛋白质
鉴定出丙酮酸的结合靶点——STAT1（信号转导及转录激活因子1）
STAT1是I型干扰素信号通路核心蛋白，负责将抗病毒指令从细胞膜传递至细胞核。
共价修饰的确证
为了区分非共价相互作用与共价修饰，研究团队在免疫沉淀过程中使用500 mM氯化钠高盐洗脱——在这种严苛条件下，绝大多数非共价键会被破坏，但生物素标记的丙酮酸依然牢固结合在STAT1上。随后通过HPLC-MS/MS精确定位修饰位点：STAT1第201位赖氨酸（K201）发生丙酮酰化修饰。
三、机制解析：从修饰到免疫抑制
STAT1 K201丙酮酰化的功能后果
K201位点位于STAT1与STAT2相互作用的关键区域。丙酮酰化修饰在STAT1上安装了一个"小帽子"，空间位阻效应直接阻碍了STAT1与STAT2的正常结合。
STAT1-STAT2异源二聚体的形成是启动I型干扰素信号通路、激活下游数百个抗病毒基因（ISGs）表达的核心步骤。因此，丙酮酰化修饰有效地"刹住"了干扰素信号传导。
体内验证
研究团队构建了STAT1 K201R（模拟无法被丙酮酰化）基因敲入小鼠。与野生型相比：
STAT1-STAT2结合能力更强
抗病毒基因表达水平更高
病毒载量更低
存活率显著提高
临床转化意义
收集血糖正常和偏高志愿者的PBMCs分析发现：
高血糖个体PBMCs中丙酮酸水平和STAT1丙酮酰化水平显著升高
STAT1-STAT2相互作用及抗病毒基因表达被削弱
这强有力地支持了"高血糖→丙酮酸累积→STAT1丙酮酰化→干扰素信号抑制→抗病毒免疫减弱"这条通路在人体中同样存在。
四、生物素标记技术：修饰组学研究的基石
这项研究充分展示了生物素标记技术在修饰组学研究中的核心地位：
生物素-链霉亲和素系统的超强亲和力（Kd ~10⁻¹⁵ mol/L）使得即使在复杂生物样本中，也能高效富集低丰度的修饰蛋白，这是其他标记策略难以替代的。
五、对定制合成服务的启示
这项研究为代谢物-蛋白质相互作用研究提供了范式，也催生了对定制生物素标记探针的旺盛需求：
代谢物-生物素探针定制： 丙酮酸、乳酸、α-酮戊二酸、琥珀酸等代谢物的生物素偶联物，用于修饰组学研究
可切割设计需求： 研究中使用了高盐洗脱验证共价修饰，若使用SS-Biotin可切割设计，可在温和还原条件下释放靶蛋白
定点标记需求： 生物素-代谢物探针需保持代谢物活性基团的反应性，对偶联位点设计有高要求
纳孚生物可提供：
联系我们
上海凯康镁科技有限公司
地址：上海浦东新区瑞庆路528号张江医疗器械园
电话：021-58341363
QQ：1018552257
邮箱：sale@huaxuedingzhi.com
