基于反应活性的代谢组学揭示半胱氨酸具有乙二醛酶1样和乙二醛酶2样活性

研究人员通过反应活性代谢组学技术，发现甲基乙二醛(MG)及其代谢产物S-d-乳酰谷胱甘肽(LGSH)能与半胱氨酸快速反应生成l-乳酰化和d-乳酰化硫酯，揭示了半胱氨酸兼具乙二醛酶1样(Glo1-like)和乙二醛酶2样(Glo2-like)活性的新机制，为糖尿病相关蛋白修饰提供了新型生物标志物和潜在干预靶点。

　　

这项突破性研究通过"对称性"同位素标记的反应活性代谢组学技术，在活细胞中捕获了200余种代谢物加合物。令人惊讶的是，其中10种高丰度加合物是主要源自S-d-乳酰谷胱甘肽(LGSH)的乳酰化氨基酸。_d-Lac-Cys作为最丰富的加合物，由LGSH与半胱氨酸快速反应生成；而其非对映异构体_l-Lac-Cys则直接由甲基乙二醛(MG)与半胱氨酸反应产生——这一发现首次赋予半胱氨酸双重酶学特性：既能模拟乙二醛酶1(Glo1)催化MG转化，又能模拟乙二醛酶2(Glo2)分解LGSH。

研究进一步揭示，细胞内半胱氨酸和MG水平动态调控着这两种乳酰化产物的平衡，且在糖尿病模型中显著升高，提示其作为新型代谢标志物的潜力。更引人注目的是，以半胱氨酸酰胺模拟蛋白质半胱氨酸时，同样观察到MG和LGSH介导的乳酰化修饰，这意味着除了已知的酶促途径外，蛋白质还可能通过这两种新型非酶促途径获得乳酰化修饰。该发现为理解糖尿病和衰老相关蛋白质异常修饰提供了全新视角。