丙二酰化修饰（Malonylation）蛋白质组学

什么是丙二酰化？

丙二酰化（Malonylation, K-Mal）是发生在赖氨酸 ε-氨基的短链二元羧酰基修饰，由丙二酰辅酶 A（Malonyl-CoA）转移至赖氨酸，引入 +86.0038 Da（精确质量增加，平差 +86.00 Da）质量标签，化学结构为 -CO-CH₂-COO⁻。丙二酰辅酶 A 主要由乙酰辅酶 A 羧化酶（ACC）催化合成脂肪酸时产生，是脂肪酸合成的关键中间体。

该修饰最早由 Peng et al. (2011, Molecular & Cellular Proteomics) 通过质谱在大肠杆菌和 HeLa 细胞中发现，并随 SIRT5 被鉴定为丙二酰化主要去修饰酶而得到快速发展。丙二酰化在线粒体蛋白中富集，并影响炎症、糖代谢与肿瘤发生。

关键化学与生物学

• 位点：赖氨酸 K ε-氨基为主，少量 N 端 α-氨基
• 质量标签：+86.0038 Da（精确）/ +86.00 Da（平均）
• 化学：-CO-CH₂-COO⁻（带负电末端），会引起正电荷翻转为中性
• 写入酶：尚未明确单一酶，可能来自非酶促丙二酰辅酶 A 转酰
• 去除酶：SIRT5（也是去琥珀酰化、去戊二酰化、去赖氨酸-ε-丙酰/丁酰去修饰酶）

主要功能

1. 代谢-表观遗传：组蛋白丙二酰化（H3K23mal、H4K8mal）连接脂肪酸合成与染色质开放
2. 酶活性调节：丙酮酸脱氢酶 E2（DLAT）、GAPDH、Glycolytic enzymes 被丙二酰化调节
3. 脓毒症免疫：2022 年 Nature 报道巨噬细胞极化过程中丙二酰化介导抗炎切换
4. 脂肪代谢：肝脏、棕色脂肪中丙二酰化与产热、胰岛素抵抗相关
5. 心血管病：血管平滑肌增殖中的 mTORC1 与丙二酰化交互

丙二酰化修饰组学技术流程

1. 抗体富集

• 抗体：兔抗 K-Malonyl 抗体（Aimsmass 货号 AM10417）
• 富集缓冲：50 mM Tris-HCl pH 7.4 / 150 mM NaCl / 0.1% NP-40
• 关键：胰酶消化需在低温（< 4°C）预冷条件下进行，避免假阳性丙二酰化

2. 关键干扰修饰排除

3. LC-MS/MS

• 平台：Thermo Exploris 480，DDA + DIA 双策略
• 分辨：MS1 120K / MS2 30K，NCE 28
• 修饰：Lys +86.0038 / Cys 固定 +57.021

4. 关键分析

• 线粒体定位验证（与 SUCLA2、SDHA 等同步）
• SIRT5 敲除数据集联合分析
• GO 富集：脂肪酸代谢、糖酵解、TCA 循环、组蛋白修饰
• 油脂代谢物（丙二酰辅酶 A）相关 mTORC1 通路交叉