南科大田瑞军团队: 精确模拟同一蛋白不同磷酸化助力精准机制理解
接头蛋白 (adaptor) 是一类具备多个蛋白质相互作用位点的调控因子。其功能是根据上游受体激活信号，动态调控各类高维度、多功能的蛋白质复合物组装，实现受体对下游信号转导通路的精准调控。因此详细了解接头蛋白如何调控蛋白质复合物的组装，对解析复合物的高维结构，阐明蛋白质机器的分子调控机制至关重要。
接头蛋白原型分子 Shc1 是表皮生长因子受体 (EGFR) 等多种受体酪氨酸激酶 (RTK) 特异的接头蛋白。其结构包括一个 N 端 PTB 结构域和一个 C 端 SH2 结构域，均可介导与磷酸化酪氨酸 (pTyr) 的结合。在两个结构域之间存在一段被称为 CH1 的线性区域（Shc1 CH1 ），包含了三个保守的 Tyr 磷酸化位点 (Y239，240，313) 及两个保守的 Ser/Thr 磷酸化位点 (T214， S335)。
前期工作证明了这些位点可在 EGFR 激活后，以不同机制发生动态、有序磷酸化。而不同状态的磷酸化对 EGFR 介导的复合物组装有着重要影响。例如，磷酸化 Tyr 可招募多种带有 SH2 结构域的调控因子，如 Grb2 等。
然而，受技术限制，Shc1 如何利用 Shc1 CH1 区域的多个位点精准协调高维度复合物的组装尚不清楚。其中难点之一是如何精确模拟同一蛋白的不同磷酸化状态，并确定磷酸化状态特异的蛋白质相互作用。
近日，南方科技大学 田瑞军 团队联合香港大学 李学臣 团队和北京生命科学研究院 郑勇 团队， 采用基于 Native Chemical Ligation 的长链多肽多步化学拼接技术成功合成了 Shc1CH1 区的一系列长蛋白片段（107 个氨基酸），模拟体内 Y239、240、313 和 S335 位点的差异磷酸化。团队通过将这些磷酸化 Shc1 CH1 片段与集成化微量蛋白质组学样品制备和定量蛋白质组学分析相结合，并辅以基因突变手段验证，实现了单氨基酸分辨率的 Shc1 磷酸化位点特异的相互作用组解析。
该工作证明 Shc1 的 Y239/240 位点与 Y313 位点在介导蛋白质结合方面存在显著差异。其中 Y239/240 双磷酸化是 Shc1 组建具有下游信号激活功能复合物的主要位点。通过招募 Grb2、Grb7 等关键接头分子，可进一步通过招募 Sos1 与 ArhGEF5 等下游效应因子，调控细胞增殖信号。而 Y313 磷酸化则特异性招募 Tyr 磷酸酶 PTN11 及泛素连接酶 Ubash3b，提示其功能与调控 EGFR 受体本身活性有关。该结果为了解 EGFR 介导的蛋白质复合物组装提供了新的机制信息。此外，通过将基于合成肽段的蛋白组方法应用于不同的癌细胞系，我们证明这些磷酸化 Shc1CH1 片段可用于评估细胞特异性 RTK 信号网络活化状态，因此有潜力被开发为不同于传统全蛋白组的功能性诊断工具。 多位点磷酸化大量存在于各类细胞信号转导蛋白中，介导和调控蛋白质相互作用。尽管基因点突变常被用于解析某一特定磷酸化位点的功能，但是其难以精确模拟同一蛋白中多位点间磷酸化状态变化。该工作通过整合长磷酸化片段化学全合成、集成化微量质谱样品制备及定量蛋白质组学等技术，为多磷酸化介导的复杂蛋白质复合物结构解析提供了一种全新思路，对最终阐明蛋白质机器的组装调控机制具有重要意义。 该成果以“ Dissecting phospho-motif-dependent Shc1 interactome by long synthetic protein fragment ”( 《基于长磷酸化蛋白片段全合成技术解析 Shc1 接头蛋白多磷酸化特异的蛋白质相互作用组》 )为题，发表在英国皇家化学会期刊 Chemical Science 上 。
Dissecting phospho-motif-dependent Shc1 interactome using long synthetic protein fragments Peizhong Chen,‡ Xiong Chen,‡ Xiaolei Song, An He, Yong Zheng,* Xuechen Li,* and Ruijun Tian* （田瑞军 ，南方科技大学） Chem. Sci. 15 , 14806-14815/10.1039/D4SC02350A Home to exceptional research and thought-provoking ideas. Open and free, for authors and readers. 2-年影响因子* 7.6 分 5-年影响因子* 8.0 分 JCR 分区* Q1 化学-综合 CiteScore 分† 14.4 分 中位一审周期‡ 33 天
Chemical Science 是涵盖化学科学各领域的跨学科综合性期刊，也是英国皇家化学会的旗舰期刊。所发表的论文不仅要在相应的领域内具有重大意义，而且还应能引起化学科学其它领域的读者的广泛兴趣。所发表的论文应包含重大进展、概念上的创新与进步或者是对领域发展的真知灼见。发文范围包括但不限于有机化学、无机化学、物理化学、材料科学、纳米科学、催化、化学生物学、分析化学、超分子化学、理论化学、计算化学、绿色化学、能源与环境化学等。作为一本钻石开放获取的期刊，读者可以免费获取所发表论文的全文，同时从该刊的论文版面费由英国皇家化学会承担，论文作者无需付费。
Editor-in-Chief
Vincent Artero
Luis M. Campos
Lin Chen
Graeme Day
Mircea Dincă
François Gabbaï
Subi George
Ryan Gilmour
Stephen Goldup
Jinlong Gong (巩金龙)
Zaiping Guo (郭再萍)
Christian Hackenberger
Malika Jeffries-EL
Ning Jiao (焦宁)
Tanja Junkers
Hemamala Karunadasa
Maja Köhn
Yi-Tao Long (龙亿涛)
James K McCusker
Thomas J Meade
Paolo Melchiorre
Gabriel Merino
Hannah Shafaat
Dmitri Talapin
Toshiharu Teranishi
Andrei Yudin
* 2023 Journal Citation Reports (Clarivate, 2024) † CiteScore 2023 by Elsevier
‡ 中位数，仅统计进入同行评审阶段的稿件
欢迎联系我们发布论文报道RSCChina@rsc.org
