琥珀酰化修饰(Succinylation)是蛋白质翻译后修饰的一种重要形式,通过琥珀酰辅酶A将琥珀酰基团共价结合到靶蛋白的赖氨酸(Lys)残基上。该修饰广泛参与线粒体功能、代谢调控、表观遗传及疾病发生等过程,与癌症、代谢紊乱、神经退行性疾病等密切相关。琥珀酰化修饰组学通过高灵敏度质谱技术和特异性抗体富集,全面解析蛋白质琥珀酰化位点及其调控机制,为疾病机制研究和药物开发提供关键支持。
高灵敏度:可检测低丰度琥珀酰化肽段,支持微量样本(如5×10⁸细胞、2 g组织)。
多组学整合:结合代谢组学、表观组学等,解析“修饰-代谢-功能”网络。
高特异性:采用琥珀酰化泛抗体富集,提升修饰肽段鉴定效率。
动态调控分析:支持定量分析(如DIA)和修饰酶预测(如SIRT5、OXCT1)。
全面性:覆盖全蛋白组琥珀酰化事件,揭示代谢与表观调控网络。
可靠性:基于高分辨率质谱(如Orbitrap Astral、timsTOF Pro)和AI辅助分析工具。
探索性:发现新琥珀酰化位点及调控机制,支持基础研究向临床转化。
1、疾病机制与标志物开发
(1)癌症研究
案例1:胶质母细胞瘤技术:琥珀酰化修饰组学 + 组蛋白分析
成果:KAT2A-KGDH复合体通过琥珀酰化H3K79促进肿瘤生长(Nature, 2025)。
案例2:肝癌技术:琥珀酰化修饰组学 + 功能验证
成果:OXCT1通过琥珀酰化LACTB K284增强线粒体功能,推动肝癌进展(Mol Cell, 2024)。
案例3:肺腺癌技术:琥珀酰化修饰组学 + 代谢重编程分析
成果:SUCLG2琥珀酰化抑制泛素化降解,诱导线粒体代谢重编程(Adv Sci, 2024)。
(2)代谢性疾病
案例:高氨血症技术:琥珀酰化修饰组学 + 尿素循环分析
成果:SIRT5去琥珀酰化ASS1 K112调控氨解毒(Nat Metab, 2024)。
应用:代谢异常筛选:识别琥珀酰化异常与糖尿病、肥胖的关联。
标志物开发:通过琥珀酰化谱开发代谢疾病早筛标志物。
2、药物研发与靶点验证
(1)靶向药物设计
案例:急性髓系白血病(AML)技术:琥珀酰化修饰组学 + 药效评估
成果:SIRT5抑制剂联合维奈克拉增强AML治疗效果(Mol Cell, 2025)。
应用:药效评估:分析药物对靶蛋白琥珀酰化的调节(如SIRT5抑制剂降低HADHA K644琥珀酰化)。
耐药机制研究:发现耐药突变导致的修饰位点改变(如FAO通路琥珀酰化失调)。
(2)天然产物作用机制
案例:中药成分降脂机制技术:琥珀酰化/代谢组学 + 代谢通路分析
成果:发现中药成分通过调节脂肪酸代谢相关蛋白琥珀酰化水平降脂。
应用:药物优化:通过修饰位点指导中药成分改造。
毒性预测:鉴定药物非靶向蛋白的意外修饰(如肝毒性相关蛋白)。
3、神经退行性疾病
案例:阿尔茨海默病(AD)技术:琥珀酰化修饰组学 + 线粒体功能分析
成果:AD患者脑组织中APP和tau蛋白琥珀酰化异常(Nat Commun, 2022)。
应用:病理机制解析:揭示琥珀酰化异常与蛋白聚集的关系(如线粒体能量代谢紊乱)。
治疗靶点筛选:开发针对SIRT5或RAB7A的调控剂。
4、微生物与农业研究
(1)细菌毒力调控
案例:肠出血性大肠杆菌(EHEC)技术:琥珀酰化修饰组学 + 毒力因子分析
成果:琥珀酸通过琥珀酰化PurR增强EHEC毒力(Nat Microbiol, 2025)。
应用:抗感染策略:开发针对琥珀酰化转移酶的抑制剂(如CitC抑制剂)。
(2)作物性状改良
案例:植物胁迫响应技术:琥珀酰化修饰组学 + 转录组学
成果:发现琥珀酰化参与柑橘多倍体果实代谢调控(Plant Cell, 2024)。
应用:抗逆机制研究:解析干旱/盐碱胁迫下的琥珀酰化变化。
育种保护:筛选高产/抗病品种的关键琥珀酰化位点。