近日，鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院楊靜華教授團(tuán)隊與空軍軍醫(yī)大學(xué)朱平教授團(tuán)隊、上海大學(xué)陳亮教授團(tuán)隊合作在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊Science上發(fā)表了題為“Cysteine carboxyethylation generates neoantigens to induce HLA-restricted autoimmunity”的長篇研究論文。該研究報道了一種泛蛋白修飾組學(xué)技術(shù)并發(fā)現(xiàn)了新型蛋白修飾和誘導(dǎo)限制性自身免疫。楊靜華教授為共同通訊作者，鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院為通訊單位。

一般情況下，基因可編碼并翻譯成蛋白質(zhì)。但現(xiàn)有蛋白質(zhì)測定技術(shù)卻發(fā)現(xiàn)了很多與基因編碼不同的氨基酸，研究者把這些現(xiàn)代技術(shù)檢測不到的“非編碼氨基酸”（ncAAs）稱為人類蛋白質(zhì)中的黑色物質(zhì)。非編碼氨基酸包括天然蛋白質(zhì)中各種形式的氨基酸修飾、變異和衍生物，可反映基因編碼以外的蛋白質(zhì)序列和結(jié)構(gòu)的改變信息，并直接影響著蛋白結(jié)構(gòu)、功能和調(diào)控。每一個非編碼的氨基酸都可能是蛋白質(zhì)維度上的疾病標(biāo)記物和藥物靶點，與人類疾病發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制密切相關(guān)。

楊靜華教授團(tuán)隊經(jīng)過多年研究，基于超高分辨蛋白質(zhì)譜和國家超算平臺，建立了一套泛蛋白修飾組學(xué)的搜索引擎，用于測定大隊列人群蛋白質(zhì)組中的ncAAs圖譜。ncAA圖譜包括基因編碼以外的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)信息，是人類疾病發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)歸的分子基礎(chǔ)。

本研究采用泛蛋白修飾組學(xué)搜索引擎，測定了強(qiáng)直脊柱炎患者外周單核細(xì)胞的泛蛋白修飾圖譜，發(fā)現(xiàn)了一系列與疾病相關(guān)的非編碼氨基酸。通過質(zhì)譜和修飾特異抗抗體的驗證，研究發(fā)現(xiàn)具有72.021 Da質(zhì)量偏移的非編碼氨基酸主要發(fā)生患者整合素蛋白的第96位半胱氨酸上（ITGA2B@96Cys+72.021），與相同分子量的賴氨酸乳酸化修飾（Lys+72.021）不同, Cys+72.021為半胱氨酸的羧乙基化修飾。體內(nèi)外實驗表明，半胱氨酸羧乙基化修飾需要腸道微生物釋放的代謝物3-羥基丙酸（3-hydroxypropionate，3-HPA）作為反應(yīng)底物，在胱硫醚β合成酶（cystathionine-β-synthase，CBS）催化下，通過與半胱氨酸羧側(cè)鏈巰基的脫水反應(yīng)生成羧乙基硫醚。

本研究還驗證了ITGA2B@96Cys+72.021如何修飾作為強(qiáng)直脊柱炎相關(guān)的自身抗原，并研究了半胱氨酸羧乙基化抗原誘導(dǎo)的MHCII依賴型CD4+ T細(xì)胞反應(yīng)。結(jié)果表明半胱氨酸羧基乙基化修飾肽可作為新生抗原，并可以被MHC II復(fù)合物HLA-DRA*01/HLA-DRB1*04提呈至細(xì)胞膜表面。臨床數(shù)據(jù)顯示，HLA-DRB1*04基因型患者確實產(chǎn)生了羧基乙基化特異性自身抗體和T細(xì)胞應(yīng)答。該反應(yīng)與患者體內(nèi)3-HPA水平存在相關(guān)性。動物實驗表明，3-HPA給藥聯(lián)合羧基乙基化抗原肽免疫HLA-DR4轉(zhuǎn)基因小鼠，可誘導(dǎo)小鼠出現(xiàn)腸炎及脊柱病變。

全文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abg2482