BellBrook Labs 的一种新方法发现了 CARM1 的数百个与癌症相关的精氨酸甲基化位点/2017 年 12 月 14 日星期四/发表于表观遗传学、HTS 检测、产品、未分类蛋白质精氨酸甲基化是一种重要的翻译后修饰，但其影响仍然相当神秘。人类蛋白质组中大约 7% 的精氨酸残基被单甲基化或二甲基化修饰（这与磷酸化的 9% 的丝氨酸残基和泛素化的 7% 的赖氨酸残基相似的数量级）。 1 但是，虽然磷酸化和泛素化具有相对明确的生物学作用，但精氨酸甲基化的功能却知之甚少。敲除蛋白精氨酸甲基转移酶 4 (PRMT4)，也称为辅激活剂相关精氨酸甲基转移酶 1 (CARM1)，对哺乳动物来说是致命的。 CARM1 敲除小鼠和酶失活 CARM1 敲入小鼠均在出生时死亡，并且存在 T 细胞发育缺陷和双细胞分化，表明该蛋白发挥重要作用。2,3CARM1 / PRMT4 在多种疾病中发挥作用还有许多迹象表明 CARM1 与疾病状态有关，尤其是癌症。最近的研究发现肺癌、4乳腺癌、5、6胰腺癌、7结肠癌和直肠癌8都受到CARM1作用的影响。该酶还与脊髓肌萎缩9有关，这是一种以脊髓α运动神经元变性为特征的疾病，导致儿童早期肌肉无力、瘫痪和死亡。 CARM1 可能参与的其他疾病包括肺气肿、10 糖尿病11 视网膜病、心血管疾病、12 子宫内膜异位症和不孕症。13鉴于有关 CARM1 的大量文献，令人惊讶的是我们对其底物、伴侣和抑制剂知之甚少。两种已知的底物 NCOA314 和 BAF155，15 对其作为肿瘤进展的共激活剂和调节剂的作用提供了一些见解，但仅介绍 CARM1 功能的整体情况。目前还没有任何 CARM1 抑制剂被证明对动物有效，其晶体结构也仍未解决。 CARM1 的新底物 威斯康星大学麦迪逊分校研究人员最近的一项研究极大地改变了这种情况。通过使用高分辨率质谱 (MS) 和新开发的 ω-NG,NG-不对称二甲基精氨酸 (ADMA) 抗体，该团队能够全面分析两种人类乳腺癌细胞系中的 CARM1 底物。 16 他们鉴定出超过130 个 CARM1 蛋白底物，并通过生化测定验证了其中 90% 以上。16这种甲基化位点的\"大奖”是通过创新方法获得的。 Coon 和 Xu 团队的研究人员在两个亲本和 CARM1 KO 配对细胞系 MCF7 和 MDA-MB-231 中使用 ADMA 抗体免疫沉淀含有 ADMA 的肽，并使用纳米液相色谱串联质谱绘制精氨酸甲基化位点生物一式三份中的光谱分析 (nanoLC-MS/MS)。16 他们利用串联质量标签技术同时富集和分析野生型和基因敲除样品中的 ADMA 修饰肽。总之，第一步在 138 种不同蛋白质上鉴定了 300 多个独特的 ADMA 位点，这些蛋白质是 CARM1 体内修饰的候选者；其中超过 90% 之前没有被报道为该酶的底物。然后，研究人员继续使用蛋白质阵列验证 CARM1 底物。他们设计的第一个阵列有 200 个肽，每个肽长度为 15 个氨基酸，其中 75% 的肽集中在通过免疫沉淀 MS 鉴定的假定的 CARM1 甲基化位点上。总共 75% 的肽还包含生物信息学分析在候选底物中检测到的假定的富含脯氨酸的识别序列。纯化的重组 CARM1 甲基化了超过 90% 的假定位点和超过 85% 的富含脯氨酸的基序。重要的是，甲基化作用活性是CARM1特有的，因为PRMT1和PRMT5均未表现出甲基化活性，而PRMT6仅表现出较弱的活性。第二个肽阵列进一步研究了甲基化位点的特异性和近端氨基酸环境。该团队还对 CARM1.16 进行了结构功能研究。结果支持了 CARM1 N 末端参与底物识别的假设。总的来说，这这项研究为理解蛋白质精氨酸甲基化的生物学功能迈出了强有力的一步。结果表明，CARM1甲基化位点和识别序列在癌症中容易发生突变，为开发新的治疗方法提供了重要策略。研究中确定的其他底物表明 CARM1 在染色质组织、mRNA 加工途径和脂质代谢中的关键作用。16 这一突破之后，在识别 CARM1 抑制剂方面是否会取得快速进展？时间会证明一切，但 HTS 屏幕的力量会找到我甲状腺化位点清晰。它很可能与用于药物发现的 HTS 方法相匹配 - 也许使用先进的筛选方法，例如新的 AptaFluor® SAH 甲基转移酶测定。 – Robyn M. Perrin 博士参考文献[1] Larsen SC、Sylvestersen KB、Mund A、Lyon D 、Mullari M、Madsen MV、Daniel JA、Jensen LJ、Nielsen ML。 2016。精氨酸单甲基化的全蛋白质组分析揭示了人类细胞中广泛存在的现象。科学信号。 9（443）：rs9。[2] Yadav N、Lee J、Kim J、Shen J、Hu MC、Aldaz CM、贝德福德 MT。 2003. 共激活剂相关精氨酸甲基转移酶 1 缺陷小鼠中的特定蛋白质甲基化缺陷和基因表达扰动。美国国家科学院院刊 100(11):6464-8.[3] Kim D、Lee J、Cheng D、Li J、Carter C、Richie E、贝德福德 MT。 2010. CARM1 的体内功能需要酶活性。生物化学杂志。 285(2):1147-52.[4] Elakoum R, Gauchotte G, Oussalah A, Wissler MP, Clément-Duchêne C, Vignaud JM, Guéant JL, Namour F. 2014。CARM1 和 PRMT1 失调肺癌中没有分层特征。生物化学。 97:210-8.[5] Cheng H，Q​​in Y，Fan H，Su P，Zhang X，Zhang H，Zhou G. 2013。乳腺癌中 CARM1 的过度表达与特征不明的临床病理参数和分子亚型相关。诊断病理学。 8:129。[6] Sharma P、Bhattacharyya DK、Kalita J. 2017。从转移性乳腺癌基因网络模块中识别疾病生物标志物。科学报告 7(1):1072.[7]王YP，周文，王J，黄X，左Y，王TS，高X，徐YY，邹SW，刘YB，程JK，雷QY。 2016. 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