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2025年11月20日，王初教授应邀为生命科学前沿课程开展讲座，其课题组致力于“化学和计算驱动的功能蛋白质组学”方法的开发和应用，为进一步解析复杂生命体系内蛋白质功能提供有力的工具和丰富的线索。在本次报告中，王初教授重点介绍了其团队利用化学生物学和计算生物学方法在蛋白质组中发掘全新功能位点的几个实例。

在后基因组时代，如何系统地发现蛋白质组中全新功能位点、精准地调控蛋白质功能具有重要的科学意义，是“功能蛋白质组学”的首要研究目标。在化学蛋白质组学技术中，最常用的是基于活性的蛋白质分析（Activity-based protein profiling，简称ABPP），该方法通过结合活性分子探针标记和串联质谱分析，实现靶蛋白的鉴定。然而，现有技术依赖于半随机性的数据依赖型质谱采集模式（Data-dependent acquisition，简称DDA），以及成本高昂的同位素定量标签试剂，限制了化学蛋白质组学技术在多维分析和高通量筛选中的应用。

近些年来兴起的基于数据非依赖型采集的质谱采集模式Data-independent acquisition，简称DIA）逐渐在蛋白质组学研究领域中崭露头角。与传统的DDA模式不同，DIA模式并不仅限于对高强度的肽段离子进行采集和分析，而是将离子根据质荷比大小划分成若干个采集窗口后，对每个窗口中所有肽段进行合并分析，从而可以实现无遗漏、无差异的肽段信息采集，因此，DIA模式具有更好的覆盖度，重现性以及定量准确性。

王初教授团队将DIA模式与ABPP技术相结合，发展了名为DIA-ABPP的无标定量方法。该方法解决了之前定量技术中由DDA模式引起的数据丢失严重以及高成本的同位素标签试剂的使用等问题，是一种覆盖度高、重现性好以及定量准确的化学蛋白质组学新策略。在完成方法的建立和优化后，研究团队首先利用DIA-ABPP对活性代谢物——4-羟基壬烯醛（HNE）修饰半胱氨酸的反应性进行了系统的分析。得到了每个活性半胱氨酸对应的HNE剂量效应曲线以及半数效应浓度（EC50）。除了已知的HNE修饰位点外，王初课题组还发现神经酰胺-1-磷酸转移蛋白（CPTP）的C105也是对于HNE高敏感的半胱氨酸位点，这些数据可以为后续内源亲电修饰在细胞内的生物机制研究提供更加完整的数据支持。

同时，王初团队将DIA-ABPP技术应用于生物钟机制的研究中，发现在所有定量的半胱氨酸中，18.43%的半胱氨酸活性具有昼夜节律特征，其比例远远高于蛋白质，且两者相位的峰值具有明显的差异。除了氧化还原通路外，王初课题组还发现这些活性具有昼夜节律特征的半胱氨酸富集在代谢通路以及泛素-蛋白酶体系统中，这些数据为生物钟机制的研究提供了新视角和新线索。

金属离子在生物体内扮演着重要角色，如参与酶催化作用、维持细胞结构稳定、参与物质运输及信号转导等，全面了解金属离子与哪些蛋白质结合以及这些结合对生物功能的影响具有重要科学意义，但在组学水平发现和鉴定金属蛋白仍然具有挑战。

王初教授团队开发了一种名为METAL-TPP的实验方法，采用热稳定性组学分析技术在蛋白质组学水平研究了金属解离诱导的蛋白热稳定性扰动，为研究金属蛋白质组和金属生物学提供了新的实验分析工具。蛋白质在与其配体结合或解离后，热稳定性会出现变化。王初团队基于这一现象使用广谱的金属离子螯合剂EDTA从蛋白质组中剥夺金属离子，再使用定量质谱方法监测由此引起的蛋白质热稳定性变化。由于金属的缺失会导致蛋白质热稳定性降低，因此在质谱数据分析中显示热稳定性减少的那些蛋白是潜在的金属结合蛋白。通过将该策略应用于人类蛋白质组，研究团队不仅鉴定到一些已知的金属结合蛋白，还发现了一批之前没有注释有金属结合活性的潜在金属结合蛋白。同时，研究人员也选择了一个具有重要生物功能的潜在金属结合蛋白GFPT2进行了深入的生化验证，将金属调控与细胞内己糖合成通路联系起来。

METAL-TPP为金属蛋白质组研究提供了有力的工具，扩展了人们对金属结合蛋白多样性和复杂性的理解。通过揭示金属离子在细胞内的具体生化功能，为开发新的疾病治疗策略提供参考。该方法可用于系统地发现和鉴定不同物种中的金属结合蛋白，为金属蛋白的生物学功能提供重要线索。

化学蛋白质组学是注释蛋白质功能和发现生物活性配体靶标的重要工具。王初教授课题组致力于“化学和计算驱动的功能蛋白质组学”方法的开发和应用，结合化学探针、定量质谱以及机器学习等技术，在蛋白质组中精准地鉴定活性中心、翻译后修饰、小分子结合等多种类型的功能位点，开展深入的功能研究，推动对重要生命过程的认知。王初教授课题组通过开发蛋白质组学技术，发现了多个未报道的功能蛋白与修饰位点，为细胞死亡、免疫调控、代谢疾病等领域的研究提供了新工具与新靶点。