化学蛋白质组学揭示单酰基甘油脂质的蛋白配体及其在钙信号传导中的新机制

本研究通过开发双功能单酰基甘油(MAG)探针PG-DA，结合光亲和标记(PAL)策略和生物正交化学，系统鉴定了小鼠脑组织和哺乳动物细胞中MAG脂质的新型蛋白配体。研究发现神经元钙传感器Hippocalcin(HPCA)是MAG的特异性结合蛋白，揭示了MAG可能通过调控HPCA的钙感应功能参与神经信号传导的新机制，为理解非内源性大麻素类MAG的生理功能提供了重要线索。该成果发表于《Communications Chemistry》，为脂质信号转导研究开辟了新方向。

　　

在生命活动中，脂质不仅是细胞膜的主要成分，更作为重要的信号分子调控着多种生理过程。其中，单酰基甘油(MAG)家族作为内源性大麻素2-花生四烯酸甘油(2-AG)的同系物，其生物学功能却长期被忽视。虽然2-AG在哺乳动物神经系统中的代谢和信号通路已被充分研究，但其他MAG成员（如棕榈酸甘油酯1-PG等）的蛋白互作网络和生理功能仍属未知。这种认知空白严重限制了我们对脂质信号转导全貌的理解，特别是在神经退行性疾病和代谢紊乱等病理过程中。

为破解这一科学难题，印度科学教育与研究学院浦那分校的研究团队创新性地设计合成了一种双功能MAG探针1-棕榈酰甘油-二氮杂环-炔烃(PG-DA)，该探针同时包含光反应性基团和炔烃手柄。通过将这一化学工具与先进的化学蛋白质组学技术相结合，研究人员系统绘制了小鼠脑组织和多种哺乳动物细胞系中MAG脂质的蛋白互作图谱。令人振奋的是，他们首次发现神经元特异性钙传感器Hippocalcin(HPCA)是MAG的特异性结合蛋白，并证实MAG可能通过调控HPCA的钙感应功能参与神经信号传导。这一重要发现发表于《Communications Chemistry》期刊，为揭示非内源性大麻素类MAG的生理功能提供了全新视角。

研究团队主要采用了以下关键技术：1) 双功能脂质探针设计与合成；2) 基于光亲和标记(PAL)的化学蛋白质组学技术；3) 生物正交点击化学；4) 液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)定量分析；5) 分子对接模拟；6) 重组蛋白表达纯化与功能验证。实验样本包括C57Bl/6J小鼠脑组织及Neuro2A、BV2、RAW264.7等细胞系。

Development and validation of a MAG probe
研究团队成功合成了PG-DA探针，并通过凝胶荧光实验验证了其在脑组织膜组分和可溶性组分中的UV依赖性光交联效率。优化实验条件显示，500μM探针浓度和6分钟UV照射为最佳参数。LC-MS/MS分析鉴定出196个与PG-DA结合的蛋白，包括酶类、受体、转运蛋白等多种功能蛋白。

Competition of PG-DA versus PA-DA probe
通过竞争性化学蛋白质组学实验，研究人员发现PG-DA能特异性富集364个潜在MAG结合蛋白，其中神经元钙传感器HPCA和线粒体外膜转位酶TOMM22尤为突出。这些蛋白涉及钙离子感应、线粒体转运等关键生理过程。

Molecular docking studies of 1-PG
分子对接模拟显示，1-PG可稳定结合于HPCA和TOMM22的疏水口袋中。HPCA的结合位点位于带正电荷区域附近，甘油头部朝向空腔中心，而TOMM22的结合位点则面向线粒体膜间隙。

Biochemical characterization of HPCA
重组HPCA验证实验证实，PG-DA与HPCA的结合具有剂量依赖性，且1-MAG变体（特别是含多不饱和脂肪酸的C20:4、C22:6）能有效竞争结合。值得注意的是，1-PG处理显著减少了HPCA-AP2适配体复合物的形成，提示MAG可能通过调控HPCA的钙依赖性信号转导功能影响神经突触可塑性。

这项研究不仅首次系统绘制了MAG脂质的蛋白互作图谱，更揭示了HPCA这一关键神经元钙传感器作为MAG新型靶点的重要生物学意义。研究发现，MAG可能通过双重调控HPCA的钙结合能力和膜转位特性，影响NMDA受体激活后的突触后信号传导，这为理解神经退行性疾病的分子机制提供了新思路。此外，研究所开发的PG-DA探针和建立的化学蛋白质组学平台，为后续研究其他脂质分子的蛋白互作网络提供了重要技术参考。从转化医学角度看，该成果为开发靶向脂质-蛋白互作的新型神经精神疾病治疗策略奠定了理论基础。