新的化学蛋白质组学方法能够对精氨酸二甲基化进行全局分析

蛋白质精氨酸甲基化在调节不同细胞过程中的蛋白质功能方面发挥着重要作用，其失调可能导致多种疾病。近年来，越来越多的证据表明，精氨酸甲基化可能在调节参与不同无膜细胞器(MLO)动态(解)组装的蛋白质的液-液相分离(LLPS)中发挥重要作用。然而，精氨酸甲基化在调节蛋白质LLPS和MLO动态(解)组装中的全局鉴定和表征仍不清楚。

近日，中国科学院大连化学物理研究所叶明亮教授与中国科学院上海有机化学研究所刘聪教授合作的研究团队，揭示了精氨酸二甲基化通过使用新的化学蛋白质组学方法调节蛋白质LLPS和MLO的方式。

这项研究于10月18日发表在美国国家科学院院刊(PNAS)上。

精氨酸残基可以通过与连位二羰基化合物反应而被顺式二醇基团修饰，从而能够通过硼酸盐亲和色谱法富集含精氨酸的肽。

在这项研究中，研究人员发现精氨酸残基上某些基团的修饰会严重影响这一反应。受此启发，他们开发了一种基于空间效应的化学富集方法(SECEM)，该方法可以从复杂的肽混合物中富集精氨酸二甲基化肽，用于蛋白质组学分析。他们发现这种方法可以提高蛋白质组水平上精氨酸去甲基化(DMA)的识别性能。

通过使用SECEM，研究人员发现，在哺乳动物细胞中，出现在RG/RGG基序中的DMA位点在不同MLO中鉴定的蛋白质中富集，尤其是应力颗粒(SGs)。

此外，SECEM对SG形成后精氨酸DMA动态变化的进一步全局分析发现，精氨酸二甲基化的最显着变化发生在几个关键SG包含的蛋白质的RG/RGG富集区域的多个位点，包括G3BP1、FUS、hnRNPA1,和KHDRBS1。

值得注意的是，体外精氨酸甲基化和二甲基化精氨酸位点的突变损害了这些富含RG/RGG区域的LLPS能力，这进一步验证了DMA在调节蛋白质LLPS中的重要作用。