乳酸化修饰蛋白组在植物中的研究是一个相对较新的领域，但近年确有研究表明植物细胞中也存在乳酸化修饰，虽然乳酸化修饰在植物中的功能尚不完全清楚，但已有研究表明它可能参与调控植物的生长、发育、代谢以及对环境胁迫的响应等过程。例如，乳酸化修饰可能影响植物的光合作用、呼吸作用、激素信号传导和逆境适应等过程。乳酸化修饰与植物的代谢途径如糖酵解和三羧酸循环相关，可能通过调节这些代谢途径中的关键酶的活性影响植物的代谢状态。此外，乳酸化修饰还可能与植物的氮代谢和磷代谢等其他代谢途径相互作用。
乳酸化修饰的研究不仅有助于我们理解植物的基本生物学过程，还可能为农业生产带来实际应用。例如，通过调控乳酸化修饰水平，可能提高作物的抗逆性、产量和品质。尽管乳酸化修饰在植物中的研究取得了一些进展，但仍面临许多挑战，包括修饰的精确鉴定、功能解析等。未来还需要更多的研究投入，以全面揭示乳酸化修饰在植物中的复杂作用。
乳酸化修饰蛋白组在植物研究中的研究思路如下图：
英文标题：Comprehensive Analysis of Lysine Lactylation in Rice (Oryza sativa) Grains
发表期刊：Journal of Agriculture and Food Chemistry（IF=5.7）
发表时间：2021.07
样本类型：受精后15天的未成熟水稻谷粒
研究内容：本研究首次报告了水稻中的整体乳酸化组图谱，有效地鉴定了水稻谷粒中342个蛋白质上的638个赖氨酸乳酸化位点。功能注释显示，赖氨酸乳酸化在与中心碳代谢和蛋白质生物合成相关的蛋白质中富集。作者还观察到，作为水稻谷粒营养储存库的蛋白质经常被乳酸化修饰。同源性分析表明，乳酸化在植物、人类细胞和真菌中的组蛋白和非组蛋白蛋白质上都是保守的。除了乳酸化，许多蛋白质在相同的赖氨酸残基上还可能发生其他类型的酰化，这表明这些修饰之间可能存在cross-talk。本研究为谷物作物谷粒中的蛋白质赖氨酸乳酸化提供了一个全面的图谱。
英文标题：Novel Insight of Nitrogen Deprivation Affected Lipid Accumulation by Genome-Wide Lactylation in Nannochloropsis oceanica
发表期刊：Journal of Agriculture and Food Chemistry（IF=5.7）
发表时间：2023.06
样本类型：氮剥夺（ND）和氮补充（NR）条件培养的海洋微拟球藻
研究内容：本文提供了关于氮剥夺如何通过全基因组乳酸化修饰影响油脂积累的新见解。作者使用4D蛋白质组学方法追踪了在氮剥夺条件下3天后的乳酸化修饰和蛋白质表达谱，以分析乳酸化的功能和普遍性。在氮剥夺（ND）和氮补充（NR）培养条件下，作者绘制了微藻细胞的蛋白质组和乳酸化修饰组，结果共鉴定出5203种蛋白质，其中1245种蛋白质表达差异，664种蛋白质上调，581种蛋白质下调；乳酸化修饰组共发现868个乳酸化位点，分布在379种蛋白质上。乳酸化修饰蛋白质与脂质代谢、碳固定、光合作用、糖酵解和三羧酸（TCA）循环等多种生物活动相关，并存在于各种亚细胞区室中。在氮剥夺条件下，252种蛋白质中发现了414个特异的乳酸化位点。更有趣的是，在氮剥夺与氮补充条件下，乳酸化显示出显著的上调趋势。这项研究提供了海洋微拟球藻中的第一个乳酸化修饰数据集，为微藻细胞未来的表观遗传研究提供了基础。
英文标题：Trash to treasure: Lactate and protein lactylation in maize root impacts response to drought
发表期刊：Science China Life Sciences（IF=8）
发表时间：2023.05
样本类型：干旱敏感型（B73）和耐旱型（Jing2416）玉米根部
研究内容：本研究探讨了乳酸和蛋白质乳酸化（Kla）在玉米根部对干旱响应中的作用。研究首先确认了在干旱条件下，玉米根部乳酸的存在和积累。通过乳酸化组分析，发现Kla修饰在玉米根部普遍存在，并且在干旱敏感型（B73）与耐旱型（Jing2416）玉米品种之间存在显著差异。特别是在耐旱品种Jing2416中，干旱条件下脂肪酸降解相关酶的乳酸化水平显著降低。研究还发现，在玉米基因组的16个组蛋白上存在37个Kla位点，并通过ChIP-Seq分析揭示了在干旱胁迫期间，两个品种之间组蛋白Kla修饰存在明显差异。此外，外源性施用亚精胺能够提高B73的耐旱性，并显著改变乳酸、蛋白质乳酸化和组蛋白Kla修饰的水平。这项研究不仅将基于Kla的生物化学和表观遗传学调控领域从动物免疫扩展到植物逆境生理，而且为深入理解乳酸这一“最著名的代谢废物”在植物中的生理、生化和遗传功能提供了新的视角。
[1] Meng X, Baine JM, Yan T, Wang S. Comprehensive Analysis of Lysine Lactylation in Rice (Oryza sativa) Grains. J Agric Food Chem. 2021 Jul 28;69(29):8287-8297.
[2] [2] Wang J, Ouyang L, Wei L. Novel Insight of Nitrogen Deprivation Affected Lipid Accumulation by Genome-Wide Lactylation in Nannochloropsis oceanica. J Agric Food Chem. 2023 Jul 5;71(26):10107-10123.
[3] Shi Z, Zhou M, Song W, Liu Y, Wang R, Wang Y, Zhang R, Zhao J, Ren W. Trash to treasure: lactate and protein lactylation in maize root impacts response to drought. Sci China Life Sci. 2023 Aug;66(8):1903-1914.
相关阅读
本文系联川生物公众号原创文章，未经授权禁止转载，侵权必究！ 扫描下方二维码 点分享
点点赞
点在看
