近日，郑州大学第一附属医院杨静华教授团队与空军军医大学朱平教授团队、上海大学陈亮教授团队合作在国际顶尖学术期刊Science上发表了题为“Cysteine carboxyethylation generates neoantigens to induce HLA-restricted autoimmunity”的长篇研究论文。该研究报道了一种泛蛋白修饰组学技术并发现了新型蛋白修饰和诱导限制性自身免疫。杨静华教授为共同通讯作者，郑州大学第一附属医院为通讯单位。
一般情况下，基因可编码并翻译成蛋白质。但现有蛋白质测定技术却发现了很多与基因编码不同的氨基酸，研究者把这些现代技术检测不到的“非编码氨基酸”（ncAAs）称为人类蛋白质中的黑色物质。非编码氨基酸包括天然蛋白质中各种形式的氨基酸修饰、变异和衍生物，可反映基因编码以外的蛋白质序列和结构的改变信息，并直接影响着蛋白结构、功能和调控。每一个非编码的氨基酸都可能是蛋白质维度上的疾病标记物和药物靶点，与人类疾病发生发展的分子机制密切相关。
杨静华教授团队经过多年研究，基于超高分辨蛋白质谱和国家超算平台，建立了一套泛蛋白修饰组学的搜索引擎，用于测定大队列人群蛋白质组中的ncAAs图谱。ncAA图谱包括基因编码以外的蛋白质结构信息，是人类疾病发生、发展及转归的分子基础。
本研究采用泛蛋白修饰组学搜索引擎，测定了强直脊柱炎患者外周单核细胞的泛蛋白修饰图谱，发现了一系列与疾病相关的非编码氨基酸。通过质谱和修饰特异抗抗体的验证，研究发现具有72.021 Da质量偏移的非编码氨基酸主要发生患者整合素蛋白的第96位半胱氨酸上（ITGA2B@96Cys+72.021），与相同分子量的赖氨酸乳酸化修饰（Lys+72.021）不同, Cys+72.021为半胱氨酸的羧乙基化修饰。体内外实验表明，半胱氨酸羧乙基化修饰需要肠道微生物释放的代谢物3-羟基丙酸（3-hydroxypropionate，3-HPA）作为反应底物，在胱硫醚β合成酶（cystathionine-β-synthase，CBS）催化下，通过与半胱氨酸羧侧链巯基的脱水反应生成羧乙基硫醚。
本研究还验证了ITGA2B@96Cys+72.021如何修饰作为强直脊柱炎相关的自身抗原，并研究了半胱氨酸羧乙基化抗原诱导的MHCII依赖型CD4+ T细胞反应。结果表明半胱氨酸羧基乙基化修饰肽可作为新生抗原，并可以被MHC II复合物HLA-DRA*01/HLA-DRB1*04提呈至细胞膜表面。临床数据显示，HLA-DRB1*04基因型患者确实产生了羧基乙基化特异性自身抗体和T细胞应答。该反应与患者体内3-HPA水平存在相关性。动物实验表明，3-HPA给药联合羧基乙基化抗原肽免疫HLA-DR4转基因小鼠，可诱导小鼠出现肠炎及脊柱病变。
全文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abg2482
