介绍一篇刚刚发表在Angewandte上的文章，题目为Chemical Proteomics Identifies Ketogenesis-Mediated Cysteine Modifications Regulating Redox Function。通讯作者是来自迈阿密大学的王志鹏教授，他们的研究方向是致力于使用化学生物学及化学蛋白质组学方法研究癌症和衰老过程中蛋白质翻译后修饰调控机制。本文的第一作者周元飞博士是王志鹏组的博士后，此前也是北京大学化学与分子工程学院王初课题组的博士后。

由禁食、运动、生酮饮食或糖尿病酮酸中毒引发的酮体生成，可以使生命循环中的酮体β羟丁酸（Bhb）和乙酰乙酸（Acac）水平升至mM水平，由此引发的赖氨酸β羟基丁基化（Kbhb）和赖氨酸乙酰化（Kacac）已经受到了广泛关注，但赖氨酸酰化外的酮体相关翻译后修饰还未得到充分探索。本文结合了化学蛋白质组学和开放式搜索策略，探究了酮体生成过程中可能的其它翻译后修饰。

作者首先生成了一种酮体生成过程中上调代谢物Acac的类似物探针Acac-alkyne，发现其可以表现出与Acac类似的对癌细胞生长抑制的表型，同时可以浓度依赖性地代谢性掺入前列腺癌细胞LNCaP中，并可以被天然的Acac代谢物所竞争。

研究团队之后采用了“开放搜索”策略，发现除了已知的赖氨酸修饰外，这一探针还会产生两种从未报道过的半胱氨酸修饰，质量分别增加267.1577 Da和427.1867 Da。其中，增加267 Da的修饰出现频率最高，在四个重复实验中检测到173条修饰肽段，对应120种蛋白质。这些修饰主要位于线粒体内，这一分布提示该修饰可能与能量代谢和氧化还原调节密切相关。

为了确定这一修饰的化学结构，研究人员提出了其生成的两种可能途径：一是形成硫酯中间体，二是通过迈克尔加成形成巴豆酸化修饰（Ccr）。通过探针共洗脱实验，他们排除了硫酯的可能性，并发现另一种探针Cro-alkyne（巴豆酸炔烃）能标记相同的位点，支持了巴豆酸化的推测。带有Ccr修饰的标肽共流出实验进一步证明了这一猜想。有趣的是，修饰存在两种立体异构体，说明该反应不具有立体选择性，更可能是一种非酶促的化学修饰。

为了进一步确认这一修饰的来源，研究人员敲除了这一代谢途径的关键代谢酶BDH1和ECHS1后，修饰信号显著降低，说明这两步转化是Ccr形成的关键途径。

最后，研究团队聚焦于线粒体抗氧化酶PRDX3，该酶通过半胱氨酸C108和C229形成二硫键来清除活性氧。他们发现，C229正是Ccr的修饰位点。修饰后，PRDX3的热稳定性增加，但二聚化能力下降，抗氧化功能受损。细胞实验中，乙酰乙酸处理导致活性氧水平升高，而过表达野生型PRDX3能逆转这一现象，C229突变体则不能。这说明Ccr修饰通过抑制PRDX3功能，影响细胞的氧化还原平衡。

总之，这项研究首次揭示酮体可诱导半胱氨酸巴豆酸化，拓展了酮体修饰的化学空间与生物学内涵。对于进一步探索酮体在代谢疾病、衰老、癌症等生理病理过程中的作用具有重要意义。

本文作者：LYC

责任编辑：LYC

DOI：10.1002/anie.202519830

原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202519830