分享一篇發(fā)表在JACS上的文章：Pools of Independently Cycling Inositol Phosphates Revealed by Pulse Labeling with 18O-Water，通訊作者是來自弗萊堡大學(xué)的Henning Jacob Jessen教授和洛桑大學(xué)的Andreas Mayer教授。
可溶性細(xì)胞磷酸肌醇InsPs是一類具有重要生物學(xué)功能的分子，在細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、代謝調(diào)控以及細(xì)胞結(jié)構(gòu)維持等諸多生理過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為磷酸肌醇代謝存在線性代謝通路和分支代謝通路，但對(duì)其代謝轉(zhuǎn)化的精細(xì)調(diào)節(jié)模式以及是否存在獨(dú)立循環(huán)池等問題仍缺乏清晰認(rèn)識(shí)。
在InsPs代謝中，磷酸基團(tuán)的位置和數(shù)量發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，通常需要用到3H或者14C進(jìn)行標(biāo)記，以及陰離子交換高效液相色譜法分離，但耗時(shí)需要一到數(shù)天。最近有研究使用了毛細(xì)管電泳-質(zhì)譜法（CE-MS）來檢測(cè)InsP和PP-InsP的絕對(duì)水平，并通過葡萄糖和肌醇的穩(wěn)定同位素13C標(biāo)記揭示了從膜脂質(zhì)或葡萄糖合成可溶性InsP的途徑。
盡管這些方法可用于分離和量化InsPs和PP-InsPs的穩(wěn)態(tài)水平，但磷酸基團(tuán)相互轉(zhuǎn)化的快速動(dòng)力學(xué)過程仍然難以捕捉。因此，本文作者采用18O-H2O脈沖標(biāo)記的方法來探究磷酸肌醇的代謝轉(zhuǎn)化情況。在細(xì)胞代謝過程中，水參與眾多生化反應(yīng)，包括磷酸肌醇代謝相關(guān)反應(yīng)。當(dāng)作者向細(xì)胞體系中加入18O-H2O時(shí)，磷酸肌醇代謝過程中的氧化還原反應(yīng)等會(huì)利用18O-H2O，使得肌醇磷酸分子中特定位置的氧原子被18O標(biāo)記。通過精準(zhǔn)檢測(cè)和分析不同時(shí)間點(diǎn)肌醇磷酸分子中18O的摻入情況，能夠推斷出肌醇磷酸在細(xì)胞內(nèi)的代謝周轉(zhuǎn)速率、路徑以及是否存在獨(dú)立循環(huán)的亞池等重要信息。
作者在酵母中驗(yàn)證了方法的可行性，發(fā)現(xiàn)在培養(yǎng)基中加入50% 18O-H2O，就幾乎足以定量標(biāo)記整個(gè)Pi池（磷酸鹽的唯一來源），且標(biāo)記時(shí)間是分鐘級(jí)。隨后，作者利用高氯酸提取代謝物并用CE-MS進(jìn)行分析,從而可以確定 18O 在肌醇磷酸分子中的摻入情況，包括摻入的位點(diǎn)、摻入的程度以及不同時(shí)間點(diǎn)的變化趨勢(shì)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
進(jìn)一步地，作者通過對(duì)比不同時(shí)間點(diǎn)磷酸肌醇中18O的摻入模式，并結(jié)合細(xì)胞代謝相關(guān)參數(shù)的綜合分析，發(fā)現(xiàn)磷酸肌醇存在多個(gè)獨(dú)立循環(huán)的亞池，每個(gè)亞池具有不同的代謝周轉(zhuǎn)速率和代謝特點(diǎn)。例如，某些肌醇磷酸亞池在短時(shí)間內(nèi)迅速摻入 18O 并快速代謝更新，而另一些亞池則表現(xiàn)出相對(duì)緩慢的代謝周轉(zhuǎn)速率，且這些亞池之間在代謝過程中在一定程度上相互獨(dú)立，有著各自獨(dú)特的代謝循環(huán)路徑。
總而言之，本文作者利用18O-H2O對(duì)磷酸肌醇進(jìn)行標(biāo)記，揭示了其獨(dú)立循環(huán)池，有助于人們加深對(duì)其代謝動(dòng)態(tài)的認(rèn)知。
本文作者：MB
責(zé)任編輯：LZ
DOI：10.1021/jacs.4c16206
原文鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c16206
