ACS：水稻泛素化修饰组：这个可以有!

蛋白质的泛素化修饰(ubiquitination)是一种常见的蛋白质翻译后修饰(post-translational modification, PTM)类型，这种修饰已经被证明能够调控真核生物细胞中很多生理功能，比如细胞生长、凋亡、环境应答等。同样，研究人员也猜测水稻细胞中的泛素化修饰可能影响其生理功能。但是，受制于有效的泛素化底物富集方法和质谱技术分析手段，一直未能开展大规模的水稻蛋白泛素化组学研究，仅少数几个泛素化蛋白被发现。

在这项研究中，研究人员通过利用高灵敏度免疫亲和富集方法(immune affinity purification)和高分辨率的液相色谱-质谱连用技术(LC-MS/MS)，以及深入的生物信息学分析(Figure 1)，首次对水稻叶片细胞进行了大规模蛋白质组泛素化修饰谱分析，在464个蛋白中鉴定到861个含有“-K-G-G”(-Lys-Gly-Gly)结构的泛素化修饰位点。本次用到的高灵敏度免疫亲和富集方法，是利用能识别“-K-G-G”结构域的特异性抗体，有效的将发生泛素化修饰的肽段富集，提高质谱鉴定的通量。

Figure 1. Schematic diagram of a strategy forthe global identification of ubiquitinated peptides in rice.

在对质谱数据进行的生物信息学分析中，研究人员首先通过GO功能注释分析，发现了泛素化蛋白的许多细胞功能和不同的亚细胞定位。在413个注释的泛素化蛋白中，295个蛋白与细胞活动有关，290个与代谢活动有关。多数泛素化蛋白分布于细胞质中，而且，那些与连接和催化作用有关的蛋白最可能发生赖氨酸泛素化修饰。

蛋白质互作网络分析发现泛素化蛋白会参与调解钙离子传感这一过程，帮助研究人员发现泛素化蛋白会影响水稻叶片细胞中的信号通路(Figure 2)。KEGG通路分析则发现，464个鉴定到的泛素化蛋白中234个可以调节一系列的代谢通路过程(Figure 3)，暗示了对水稻生理生化的密切调节作用。

Figure 2. Interaction networks of ubIQuitinated proteins associated with calcium sensors (A) and 14-3-3 proteins(B,C). Ubiquitinated proteins are highlighted in yellow.

Figure 3. Ubiquitinated proteins in representative metabolic pathways in terms of glycolysis/ gluconeoGENEsis in rice cultivar Nipponbare.

这项研究证明，不断改进的技术对植物系统的大规模蛋白质组泛素化分析具有十分重要的作用，尤其体现在高灵敏度免疫亲和富集方法和高分辨率的液相色谱-质谱连用技术。在水稻叶片中464个鉴定到的泛素化蛋白则为研究这些蛋白的生理功能奠定了坚实的基础。