近日，南方科技大學前沿生物技術研究院教授王鵬程團隊在Nature Communications雜誌發表題為「FAT-switch-based quantitative S-nitrosoproteomics reveals a key role of GSNOR1 in regulating ER functions」的研究論文，報導了新的巰基亞硝基化（S-nitrosylation）蛋白質組學研究方法，首次實現植物巰基亞硝基化修飾組的高精度定量檢測，並發現巰基亞硝基化在內質網脅迫調控過程中的核心作用。
巰基亞硝基化是基於氧化還原的蛋白質翻譯後修飾，通過蛋白半胱氨酸殘基增加亞硝基（-NO）基團，改變蛋白構象、穩定性、亞細胞定位和生物化學活性等，調節多種生理過程。由於蛋白巰基亞硝基化豐度較低和高度動態變化，在動植物體內定量檢測蛋白巰基亞硝基化靶蛋白非常困難。王鵬程教授團隊開發了一種氟親和標籤置換（Fluorous affinity tagSwitch，FAT-switch）的化學蛋白質組學方法，用於富集和檢測巰基亞硝基化肽段。
與傳統的生物素置換（Biotin-switch）相比，靈敏度和肽段鑑定效率分別增加約7.4和10倍。利用該方法，王鵬程教授團隊定量比較了野生型擬南芥和內源亞硝基供體GSNO含量增加的gsnor1/hot5/par2突變體的S-亞硝基化蛋白組，並鑑定1,595個蛋白質組中的2,121個巰基亞硝基化肽段，包括數百個從未報導的巰基亞硝基化蛋白質。從中發現360個蛋白質的408個巰基亞硝基化位點在hot5-4突變體中明顯積累。FAT-switch方法是目前已報導的最高效的S-亞硝基化蛋白組學方法，並首次實現了植物S-亞硝基化修飾組的高精度定量檢測。
基於蛋白組研究結果，王鵬程教授團隊還發現數十個內質網功能相關蛋白是巰基亞硝基化靶蛋白，並發現內質網氧化還原酶1（ER OXIDOREDUCTASE 1，ERO1）的Cys337位點的巰基亞硝基化導致二硫鍵的重排，從而增強了ERO1的活性。這一研究提供了一種新的巰基亞硝基化蛋白組方法，並為植物巰基亞硝基化研究提供重要資源。
王鵬程研究組近年來主要聚焦於植物蛋白組學技術的開發，建立了高精度植物磷酸化蛋白組學技術（Wanget al., Mol Cell, 2018; Lin et al., Nat Commun, 2020），酪氨酸磷酸化組（Duet al., Stress Biol, 2022），蛋白激酶底物的高通量鑑定（Wanget al., PNAS, 2020），臨近標記技術（Zhu et al., JIPB, 2022），單細胞（類群）蛋白組學方法（Wang et al., JIPB, 2023）。聚焦植物感受和應答滲透脅迫的分子機制，解析了RAF-SnRK2激酶級聯途徑在滲透脅迫和ABA信號途徑中的核心作用（Lin et al., Nat Commun, 2020；2021）。
王鵬程課題組博士後秦國臣(現任北京大學現代農業研究院質譜分析平台負責人)是該論文的第一作者，王鵬程為通訊作者。王鵬程課題組博士生屈夢歡、河南大學教授宋純鵬、王偉，美國Purdue大學教授W. Andy Tao等參與了這一工作。該研究得到了國家重點研發計劃等資助。
論文連結：https://www.nature.com/articles/s41467-023-39078-0
供稿：前沿生物技術研究院
通訊員：金玲
主圖：丘妍
編輯：朱增光