赖氨酸脂酰化是一种高度保守的赖氨酸翻译后修饰，在调节细胞代谢中起着关键作用。丙酮酸脱氢酶(PDH)等多种重要代谢蛋白的催化活性都依赖于赖氨酸的脂酰化。尽管赖氨酸脂酰化具有重要作用，但其详细的生物调节机制仍有待深入研究。在此，香港城市大学Hongyan Sun研究团队联合香港大学Quan Hao研究团队及香港城市大学深圳研究院Liang Zhang研究团队设计了一个强大的基于亲和力的探针--KPlip，以探究天然细胞环境中脂酰化肽/蛋白质之间的相互作用。大规模化学蛋白质组学分析揭示出了KPlip的大量结合蛋白，包括sirtuin 2(Sirt2)，一种NAD⁺依赖性蛋白脱酰基酶。为了探索Sirt2对赖氨酸脂酰化的潜在活性，设计出单步荧光探针KTlip，此探针可以连续的方式报告去甲酰化活性。结果表明，Sirt2导致KTlip的去甲酰化，荧光强度增加了60倍。对不同肽底物的动力学研究表明，Sirt2能催化多肽(DLAT-PDH，K259)的去甲酰化反应，其催化效率(kcat/Km)为3.26×10³s^-1M^-1。该酶的活性比已知的唯一具有去甲酰化活性的哺乳动物酶Sirt4高约400倍。此外，过表达和沉默实验表明，Sirt2可调节内源性PDH的脂基化水平和活性，从而明确证实PDH是Sirt2真正的生理底物。利用此化学探针，首次成功地在活细胞中建立了Sirt2和赖氨酸脂酰化之间的关系，表明其有望成为描述赖氨酸脂酰化在生物学和疾病中作用的有力工具。

Yusheng Xie, Lanfang Chen, Rui Wang, et al. Chemical Probes Reveal Sirt2’s New Function as a Robust “Eraser” of Lysine Lipoylation. J. Am. Chem. Soc., 2019.

https://doi.org/10.1021/jacs.9b06913