精氨酸磷酸化蛋白及其研究方法

Reversible phosphorylation is one of the most universal and significant protein post-translational modifications. Though discovered about 20 years earlier than O-phosphorylation, the research about N-phosphorylation of proteins is going on much slowly because of their acid/heat-lability of the N-phospho bond. Till now, a breakthrough came first from histidine phosphorylation proteins, arginine phosphorylation is less well characterized yet. Based on pArg specific polyclonal antibodies produced by our lab, coupling with the stable isotope gamma- [18O4]-ATP technology, in this project, we endeavor to investigate the regulation of expression level of arginine phosphorylation proteins; set up proteomic methodology of arginine phosphorylation proteins; explore the cellular processes involving in arginine phosphorylation proteins. We believe that the implementation of the project will help to establish the critical foundations for further study on the biological functions of this modification.

蛋白质的可逆磷酸化是生物界最普遍、最重要的一种蛋白质翻译后修饰方式。蛋白质的N-磷酸化修饰，虽然比O-磷酸化约早20年被发现，但是其相关研究严重滞后。迄今为止，关于N-磷酸化修饰的相关研究，只有组氨酸磷酸化蛋白的相关研究有所突破。精氨酸磷酸化蛋白（pArg）的研究则进展缓慢。本项目拟在我实验室自主开发的特异性pArg多克隆抗体基础上，针对pArg的酸、热高敏感特性，结合稳定同位素gamma-[18O4]-ATP标记技术，研究细胞中精氨酸磷酸化蛋白质表达水平的调控，建立精氨酸磷酸化蛋白的组学方法，探索真核细胞内精氨酸磷酸化蛋白所参与的细胞过程，为揭示其相关生物功能奠定基础。

蛋白质的可逆磷酸化是生物界最普遍、最重要的一种蛋白质翻译后修饰方式。蛋白质的N-磷酸化修饰，虽然比O-磷酸化约早20年被发现，但是由于其特有的酸、热高敏感性，缺乏相应的研究工具及策略，其相关研究严重滞后。迄今为止，关于N-磷酸化修饰的相关研究，只有组氨酸磷酸化蛋白的相关研究有所突破。精氨酸磷酸化蛋白（pArg）的研究则进展缓慢。通过项目的执行，建立了大规模N-磷酸化修饰蛋白质组学的分析方法，探究了真核细胞中精氨酸磷酸化蛋白的分布及所参与的细胞过程，通过癌症及癌旁组织的N-磷酸化修饰蛋白质组的差异分析，观察到癌症组织中的蛋白质精氨酸N-磷酰化修饰的变化特征；实现了在多肽与CtsR蛋白上定点引入四类pArg类似物的技术路线，这为pArg样品的制备、序列依赖性抗体甚至单克隆抗体的开发提供基础、为研究pArg蛋白功能提供可能；基于N-磷酸化过程的表面增强拉曼光谱技术，建立了高灵敏精氨酸激酶McsB的定量分析方法；利用生物信息学技术，建立Nphos（N-Phosphorylation Modification of Protein）网站，为包括N-磷酰化组氨酸、N-酰化精氨酸、N-磷酰化赖氨酸在内的相关N-磷酸化修饰蛋白的修饰位点的预测提供方法支持。相关研究成果，为精氨酸磷酸化蛋白的结构及功能研究提供了重要的研究方法策略，为相关研究领域的深入推进奠定了基础。