JMJD6催化赖氨酸羟化的定量分析揭示了残基依赖性的氧敏感性

赖氨酸羟化日益被认为是人类细胞中一种广泛存在的翻译后修饰，迄今已鉴定出超过100个修饰位点。含有Jumonji结构域的蛋白6（JMJD6）可催化赖氨酸富集区域内多个赖氨酸位点的羟化，是整个蛋白质组中该修饰的主要贡献者。由于JMJD6需要氧作为共底物，赖氨酸羟化因而被提出作为将氧可用性与细胞功能相耦联的机制。然而，这种修饰的生物学意义仍未被完全理解，部分原因在于利用质谱技术检测赖氨酸富集区域中的羟化存在技术挑战。为解决传统方法的局限性，我们系统评估了赖氨酸衍生化样品蛋白质组学数据分析中的关键步骤，并开发出一套用于对赖氨酸羟化进行全面、准确且定量分析的工作流程。方法学改进包括优化数据库检索策略，以提高赖氨酸富集区域中的肽段覆盖率，并引入亚胺鎓离子特征，从而显著提升羟赖氨酸鉴定的置信度。我们进一步证明，基于肽段前体离子强度推导出的化学计量比，能够在氨基酸分辨率水平上真实反映低氧应答性的赖氨酸羟化变化。将该工作流程应用于溴结构域（BRD）蛋白——一类含有赖氨酸富集区域且被JMJD6广泛羟化的表观遗传读取蛋白——表明目标赖氨酸位点之间在表观羟化动力学上存在显著异质性，并有证据显示相邻位点之间存在相互依赖性。低氧以位点依赖的方式抑制羟化，而羟化速率较慢的位点受到的抑制更为显著。综上，该工作流程的开发与应用为理解氧可用性如何通过赖氨酸羟化调控蛋白质功能建立了方法学和生物学框架。

赖氨酸羟基化日益被认为是人类细胞中一种广泛存在的翻译后修饰，迄今已鉴定出100多个修饰位点。含 Jumonji 结构域蛋白6（JMJD6）可催化赖氨酸富集区域内多个赖氨酸位点的羟基化，是整个蛋白质组中该修饰的重要贡献者。由于 JMJD6 需要氧作为共底物，赖氨酸羟基化因而被认为可能将氧可利用性与细胞功能耦联起来。然而，这一修饰的生物学意义仍未被完全理解，部分原因在于采用质谱检测赖氨酸富集区域内的羟基化存在技术挑战。为解决传统方法的局限性，我们系统评估了赖氨酸衍生化样品蛋白质组学数据分析中的关键步骤，并建立了一套用于对赖氨酸羟基化进行全面、准确且定量分析的工作流程。方法学改进包括优化数据库检索策略，以提高赖氨酸富集区域中的肽段覆盖率，并引入亚胺鎓离子特征，从而显著提高羟赖氨酸鉴定的置信度。我们进一步证明，基于肽前体离子强度得到的化学计量比能够在氨基酸分辨率水平上准确反映低氧响应性赖氨酸羟基化变化。将该工作流程应用于溴结构域（BRD）蛋白——一类含有赖氨酸富集区域并被 JMJD6 广泛羟基化的表观遗传读取蛋白——后发现，目标赖氨酸位点之间表观羟基化动力学存在显著异质性，并有证据表明相邻位点之间存在相互依赖性。低氧以位点依赖性的方式抑制羟基化，其中羟基化速率较慢的位点表现出更强的抑制。综上，该工作流程的开发与应用建立了一个方法学和生物学框架，用于理解氧可利用性如何通过赖氨酸羟基化调控蛋白质功能。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.08.730680v1?rss=1

🏷️ 赖氨酸羟化 JMJD6 翻译后修饰 低氧应答 质谱蛋白质组学 定量分析