Als voorbeeld werd de slokdarmplaveiselcelcel TE11-celcellijn gekweekt totdat 80% confluentie was bereikt. Volgens de workflow zoals geïllustreerd in Figuur 1 en de MaxQuant-analyse zoals beschreven in dit protocol, werd het lactyloom bepaald. In die cellen werden 137 peptiden geïdentificeerd als potentieel lactyleerd, wat 82 unieke eiwitten vertegenwoordigt, aangezien meerdere locaties op hetzelfde eiwit werden geïdentificeerd (Figuur 2A). Let op dat dit geen rekening houdt met unieke peptiden. Er wordt verwacht dat er tussen de 100 en 500 geïdentificeerde peptiden worden verwacht in die experimenten in oesofageale plaveiselcelcellinen.
Lactylatie-eiwitten die werden geïdentificeerd, zijn gerelateerd aan verschillende biologische processen, zoals chromatine-remodellering of chromatineassemblage, die in de literatuur al waren beschreven als verrijkt met lactylereiwitten (Figuur 2B). Enkele van de eerste geïdentificeerde lactylatie-eiwitten waren histonen, die ook in deze gegevens voorkomen, zoals histon H1.2 (Tabel 4). Lactylatie kon worden geïdentificeerd op verschillende lysineresiduen van hetzelfde eiwit. Zo werden twee lactylatieplaatsen geïdentificeerd op histon H1.2: lysines (K) 168 (waarschijnlijk) en 191. Bij het eerste peptide (Tabel 4, regel 2) werd waargenomen dat het K168-residu een hogere kans heeft om met 0,733 op 1 te lactyleren te zijn, terwijl K169 slechts een kans van 0,267 heeft. HNRNPA1 is een goed voorbeeld van een peptide die uitgelijnd moet worden om het juiste gemodificeerde residu te bepalen.
Om de lactylatie van HNRNPA1 te valideren op basis van de lactylomeresultaten (Tabel 4), werd een IP-assay uitgevoerd gericht op deze posttranslationele modificatie. Eerst werden G-kralen en A/G-korrels vergeleken om te bepalen welk type kraal de optimale interactie vertoont met het anti-KL-LA-antilichaam. Na het uitvoeren van IP met een KL-LA-antilichaam en gevolgd door een WB tegen KL-LA, werd een zichtbare verrijking van KL-LA-eiwitten waargenomen, vergeleken met de input, zoals verwacht, bij beide kraaltypes (Figuur 3). Deze resultaten tonen de efficiëntie en robuustheid van het protocol bij het verrijken van lactylatie-eiwitten. Er werd geen duidelijk verschil waargenomen tussen beide geteste kraaltypes. Om de doelwitten die door MS zijn geïdentificeerd te valideren, kunnen specifieke IPs vervolgens worden bevestigd. Zo werd de lactylatie van HNRNPA1, die door MS werd geïdentificeerd (Tabel 4), gekalibreerd. Een specifieke band die overeenkomt met HNRNPA1 werd gedetecteerd na KL-LA IP en HNRNPA1 WB, wat aangeeft dat HNRNPA1 wordt gemodificeerd door lactylatie (Figuur 4). Hoewel zowel G- als A/G-korrels het doeleiwit succesvol immuunprecipiteerden, wordt bij A/G-korrels een intenser signaal van HNRNPA1 waargenomen, wat wijst op verhoogde affiniteit of herstel.

Figuur 1: Overzicht van de workflow voor de lactylome-analyse. Afkortingen: IP = immunoprecipitatie; KL-LA = L-lactyllysine; LC-MS/MS = vloeistofchromatografie-tandem massaspectrometrie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2: Representatieve resultaten voor enkele eiwitten verkregen voor het lactyloom van TE11-cellen. (A) Totaal aantal geïdentificeerde eiwitten en peptiden. Meerdere lactylatieplaatsen kunnen op hetzelfde eiwit worden geïdentificeerd. (B) Top 5 biologische processen verrijkt voor lactylatie-eiwitten in TE11-cellen, verkregen met behulp van de STRING-database. De P-waarde werd gecorrigeerd voor meerdere tests met Benjamini-Hochberg. Het aantal in elke balk geeft het aantal eiwitten in het netwerk aan dat als lactyleerd werd geïdentificeerd uit het totale aantal eiwitten in deze Genontologie (GO). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 3: Immunoprecipitatie van KL-LA met behulp van G- of A/G-kralen en WB-detectie van Pan-KL-LA in TE11-cellen. Detectie van Pan-KL-LA dient als een cruciale controle om de effectiviteit en specificiteit van de immunoprecipitatie van deze PTM te bevestigen. Dit experiment zorgt ervoor dat de IP eiwitten met de KL-LA-modificatie succesvol verrijkt. (*) geeft de zware en lichte ketens van het antilichaam aan, zoals duidelijk waargenomen in IP: IgG-lanes (control IP) (N = 3). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 4: Immunoprecipitatie van KL-LA met G- of A/G-kralen en detectie van HNRNPA1 door WB. Detectie van HNRNPA1 door WB in KL-LA-specifieke immunoprecipitaties met G- of A/G-kralen bevestigt de lactylatie in TE11-cellen (N = 3). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
| Oplossing | Eindconcentratie |
| Ureum | 8 M |
| Ammoniumbicarbonaat | 1 M |
| HEPES | 20 mM |
Tabel 1: Lactylome lysebuffer. Voorbereiden in MS-water en pH instellen naar 8.
| Oplossing - lactylome wasbuffer | Eindconcentratie |
| NaCl | 100 mM |
| EDTA | 1 mM |
| Tris-HCl | 20 mM |
| Voeg toe voor Lactylome IP-buffer | Eindconcentratie |
| NP-40 | 0.5% |
Tabel 2: Lactylome wasbuffer en IP-buffer. Voorbereiden in MS-kwaliteit water en de pH aanpassen naar 8 voor beide oplossingen.
| Oplossing | Eindconcentratie |
| Natriumchloride | 100 mM |
| Natriumfluoride | 50 mM |
| Tris-HCl (pH 7,5) | 50 mM |
| β-glycerofosfaat | 40 mM |
| EDTA (pH 8) | 5 mM |
| Glycerol | 5% |
| Triton X-100 | 1% |
| Voeg verse toevoeging: | |
| Protease Inhibitor Cocktail 100X | 1X |
| PMSF | 1 mM |
| Orthovanadate | 0,2 mM |
Tabel 3: IP-lysis/wasbuffer. Het moet vrij zijn van denaturanten, omdat deze de aanwezigheid van PTM's op eiwitten kunnen destabiliseren.
| Posities binnen eiwitten | Eiwit | Eiwitnamen | Gennamen | Aantal lactyleringen (K) | Lactylatiekansen (K) | Intensiteit |
| 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 | Alfa-2-macroglobuline-achtig eiwit 1 | A2ML1 | 1 | VCLDLSPGYSDVK(1) | 3.18E+04 |
| 5; 5; 5 | C9JMM0 | Chromobox eiwithomoloog 3 | CBX3 | 1 | ASNK(1)TTLQK | 1.21E+05 |
| 10; 10; 10 | C9JMM0 | Chromobox eiwithomoloog 3 | CBX3 | 1 | TTLQK(0.828)MGK(0.172) | 2.49E+05 |
| 112; 141 | O76095-2 | Eiwit 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 | Heterogeen nucleair ribonucleoproteïne A1 | HNRNPA1 | 1 | SSGPYGGGGQYFAK(1)PR | 6.13E+04 |
Tabel 4: Representatieve resultaten voor lactylatiepeptiden verkregen voor de TE11 slokdarmplaveiselcelcel. Deze tabel is verkregen na de MaxQuant-analyse.