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Als Beispiel wurde die TE11-Zelllinie des Speiseröhrenplattenepithelkarzinoms kultiviert, bis eine 80%ige Konfluenz erreicht war. Nach dem in Abbildung 1 dargestellten Ablauf und der MaxQuant-Analyse wie in diesem Protokoll beschrieben wurde das Lactylom bestimmt. In diesen Zellen wurden 137 Peptide als potenziell laktyliert identifiziert, was 82 einzigartige Proteine darstellt, da mehrere Stellen auf demselben Protein identifiziert wurden (Abbildung 2A). Beachten Sie, dass dies keine eindeutigen Peptide berücksichtigt. In diesen Experimenten mit Speiseröhren-Plattenepithelkarzinom-Zelllinien wird eine Anzahl von 100 bis 500 identifizierten Peptiden erwartet.
Laktylierte Proteine, die identifiziert wurden, stehen in Zusammenhang mit mehreren biologischen Prozessen, wie der Chromatin-Umgestaltung oder der Chromatin-Assemblierung, die bereits in der Literatur als mit laktylierten Proteinen angereichert beschrieben wurden (Abbildung 2B). Einige der ersten identifizierten laktylierten Proteine waren Histone, die ebenfalls in diesen Daten zu finden sind, wie zum Beispiel Histon H1.2 (Tabelle 4). Lactylation konnte auf mehreren verschiedenen Lysinresten desselben Proteins identifiziert werden. Beispielsweise wurden zwei Laktylierungsstellen auf Histon H1.2 identifiziert: Lysine (K) 168 (wahrscheinlich) und 191. Am ersten Peptid (Tabelle 4, Zeile 2) wurde beobachtet, dass der K168-Rest mit einer höheren Wahrscheinlichkeit das laktylierte ist, mit 0,733 auf 1, während K169 nur eine Wahrscheinlichkeit von 0,267 hat. HNRNPA1 ist ein gutes Beispiel für ein Peptid, das ausgerichtet werden muss, um den richtigen modifizierten Rest zu bestimmen.
Um die Laktylierung von HNRNPA1 anhand der Lactylom-Ergebnisse (Tabelle 4) zu validieren, wurde ein IP-Test durchgeführt, der auf diese posttranslationale Modifikation abzielte. Zunächst wurden G-Perlen und A/G-Perlen verglichen, um zu bestimmen, welcher Perlentyp die optimale Interaktion mit dem Anti-K-L-La-Antikörper zeigt. Nach der Durchführung von IP mit einem KL-LA-Antikörper und gefolgter Weißbliederung gegen KL-LA wurde eine sichtbare Anreicherung von KL-LA-Proteinen beobachtet, im Vergleich zum Input, wie erwartet, bei beiden Perlentypen (Abbildung 3). Diese Ergebnisse zeigen die Effizienz und Robustheit des Protokolls bei der Anreicherung laktylierter Proteine. Es wurde kein deutlicher Unterschied zwischen den beiden getesteten Perlentypen festgestellt. Um die durch MS identifizierten Ziele zu validieren, können dann spezifische IPs bestätigt werden. Zum Beispiel wurde die Laktylierung von HNRNPA1, die durch MS identifiziert wurde (Tabelle 4), kalibriert. Ein spezifisches Band, das HNRNPA1 entspricht, wurde nach KL-LA IP und HNRNPA1 WB nachgewiesen, was darauf hinweist, dass HNRNPA1 durch Laktylierung modifiziert wird (Abbildung 4). Während sowohl G- als auch A/G-Perlen das Zielprotein erfolgreich immunpräzipitierten, wird bei A/G-Perlen ein intensiveres Signal von HNRNPA1 beobachtet, was auf eine verstärkte Affinität oder Erholung hindeutet.

Abbildung 1: Überblick über den Arbeitsablauf für die Lactylom-Analyse. Abkürzungen: IP = Immunpräzipitation; KL-LA = L-Lactyllysin; LC-MS/MS = Flüssigchromatographie-Tandem-Massenspektrometrie. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 2: Repräsentative Ergebnisse für einige Proteine, die für das Laktylom der TE11-Zellen gewonnen wurden. (A) Gesamtzahl der identifizierten Proteine und Peptide. Mehrere Laktylierungsstellen können auf demselben Protein identifiziert werden. (B) Die fünf wichtigsten biologischen Prozesse, angereichert für laktylierte Proteine in TE11-Zellen, die mit der STRING-Datenbank gewonnen wurden. Der P-Wert wurde für mehrere Tests mit Benjamini-Hochberg korrigiert. Die Zahl in jedem Balken repräsentiert die Anzahl der Proteine im Netzwerk, die als laktyliert identifiziert wurden, aus der Gesamtzahl der Proteine in dieser Genontologie (GO). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 3: Immunpräzipitation von KL-LA unter Verwendung von G- oder A/G-Perlen und WB-Detektion von Pan-KL-LA in TE11-Zellen. Der Nachweis von Pan-KL-LA dient als entscheidende Kontrolle, um die Wirksamkeit und Spezifität der Immunpräzipitation dieses PTM zu bestätigen. Dieses Experiment stellt sicher, dass das IP erfolgreich Proteine anreichert, die die KL-LA-Modifikation beherbergen. (*) zeigt die schweren und leichten Ketten des Antikörpers an, wie klar in IP beobachtet: IgG-Lanes (Control IP) (N = 3). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 4: Immunpräzipitation von KL-LA mit G- oder A/G-Perlen und Nachweis von HNRNPA1 durch WB. Der Nachweis von HNRNPA1 durch WB in KL-LA-spezifischen Immunpräzipitationen mit G- oder A/G-Perlen bestätigt die Laktylierung in TE11-Zellen (N = 3). Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.
| Lösung | Abschließende Schwerpunkte |
| Harnstoff | 8 M |
| Ammoniumbicarbonat | 1 M |
| HEPES | 20 mM |
Tabelle 1: Lactylom-Lysepuffer. Zubereitung in MS-Wasser und Anpassung des pH-Werts auf 8.
| Lösung – Lactylom-Waschpuffer | Abschließende Schwerpunkte |
| NaCl | 100 mM |
| EDTA | 1 mM |
| Tris-HCl | 20 mM |
| Add for Lactylome IP Buffer | Abschließende Schwerpunkte |
| NP-40 | 0.5% |
Tabelle 2: Lactylome-Waschpuffer und IP-Puffer. Zubereitung in MS-Wasser und Anpassung des pH-Werts auf 8 für beide Lösungen.
| Lösung | Abschließende Schwerpunkte |
| Natriumchlorid | 100 mM |
| Natriumfluorid | 50 mM |
| Tris-HCl (pH 7,5) | 50 mM |
| β-Glycerophosphat | 40 mM |
| EDTA (pH 8) | 5 mM |
| Glycerol | 5% |
| Triton X-100 | 1% |
| Frisches hinzufügen: | |
| Protease-Inhibitor-Cocktail 100X | 1X |
| PMSF | 1 mM |
| Orthovanadate | 0,2 mM |
Tabelle 3: IP-Lyse-/Waschpuffer. Er muss frei von Denaturatoren sein, da diese das Vorhandensein der PTMs auf Proteinen destabilisieren können.
| Positionen innerhalb von Proteinen | Protein | Proteinnamen | Gennamen | Anzahl der Laktylationen (K) | Lactylation-(K)-Wahrscheinlichkeiten | Intensität |
| 168 | P16403 | Histon H1.2 | HIST1H1C | 1 | KPAAATVTK(0,733)K(0,267) | 1,98E+04 |
| 191 | P16403 | Histon H1.2 | HIST1H1C | 1 | SAAK(1)AVKPK | 6,91E+04 |
| 51 | A8K2U0 | Alpha-2-makroglobulinähnliches Protein 1 | A2ML1 | 1 | VCLDLSPGYSDVK(1) | 3.18E+04 |
| 5; 5; 5 | C9JMM0 | Chromobox-Proteinhomolog 3 | CBX3 | 1 | ASNK(1)TTLQK | 1.21E+05 |
| 10; 10; 10 | C9JMM0 | Chromobox-Proteinhomolog 3 | CBX3 | 1 | TTLQK(0.828)MGK(0.172) | 2,49E+05 |
| 112; 141 | O76095-2 | Protein JTB | JTB | 2 | K(0,858)ALEK(0,18)VRK(0,962) | 1,47E+04 |
350; 298; 298; 297; 285; 245; 253; 169; 48; 100; 95; 93; 79; 23; 93; 92; 79; 28; 74; 50; 73; 51; 57; 56; 48; 61; 66; 66; 73 | P09651 | Heterogenes nukleäres Ribonukleoprotein A1 | HNRNPA1 | 1 | SSGPYGGGGQYFAK(1)PR | 6.13E+04 |
Tabelle 4: Repräsentative Ergebnisse für laktylierte Peptide, die für die TE11-Zelllinie des ösophagusen Plattenepithelkarzinoms gewonnen wurden. Diese Tabelle folgt der MaxQuant-Analyse.