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揭秘磷酸化的“白月光”-酪氨酸磷酸化2.0技术实现10000+修饰位点检测！

景杰生物

2024-05-17

蛋白质磷酸化是最常见的翻译后修饰，主要发生在丝氨酸（Serine，S）、苏氨酸（Threonine, T）上，发生在酪氨酸(Tyrosine, Y)上的比例较低。不过酪氨酸磷酸化 (Tyrosine Phosphorylation, pY) 可以通过控制蛋白酶活以及蛋白之间的相互作用来调控多层级信号网络，参与各种生理和病理过程，包括调控细胞的增殖、发育、分化、凋亡等生命活动[1-4]。因此酪氨酸磷酸化在生物学和医学研究中的重要性日益凸显，得到越来越多的科研工作者关注和重视。

图1 酪氨酸磷酸化的研究逐年火热（数据信息源自PubMed）

磷酸化修饰中的“白月光”

酪氨酸磷酸化相较于丝/苏氨酸磷酸化有何特殊之处

1. 结构——特殊：酪氨酸磷酸化发生在苯环上，具有平面结构和强疏水性，但不易和IMAC/TiO2发生金属螯合作用，因此在常规富集策略中数量很少；

2. 检测——困难：常规磷酸化修饰组学主要采用金属螯合材料IMAC/TiO2进行富集，主要富集的是丝/苏氨酸磷酸化肽段，富集到的酪氨酸磷酸化肽段较少，只占总位点的1~2%。目前文献报道的内源性酪氨酸磷酸化鉴定深度也较低（一般少于500个位点）[5]，因此针对酪氨酸磷酸化的特异性富集技术仍非常有限；

3. 功能——重要：受体酪氨酸激酶与配体结合时可通过自磷酸化活化自身，从而招募下游信号分子，通过级联反应激活信号通路。多个经典信号通路中的明星分子均可发生酪氨酸磷酸化，如JAK/STAT家族、p53、PI3K、EGFR、TGF-β、ABL等。此外，酪氨酸磷酸化与丝氨酸/苏氨酸磷酸化的功能不同，其主要参与细胞周期调控、增殖、分化、凋亡、侵袭与转移等。

图2 受体酪氨酸激酶及其下游通路中的酪氨酸磷酸化蛋白

4. 应用——广泛：酪氨酸磷酸化的异常调节与癌症、脑部疾病、感染性疾病等发生发展密切相关[6]，因此人们开发了多种针对受体酪氨酸激酶的小分子激酶抑制剂（SMKI），并成功投入临床应用，为疾病治疗提供了巨大帮助。截至2024年1月，FDA已批准了84种 SMKI，其中超过60%（53种）针对的是酪氨酸激酶，这足以体现酪氨酸磷酸化重要的临床应用价值。

图3 FDA批准的酪氨酸激酶小分子抑制剂

酪氨酸磷酸化作为磷酸化中的“白月光”，在细胞信号传导、细胞增殖、分化及疾病发展（如癌症和神经退行性疾病）中扮演着至关重要的角色。然而，当前的酪氨酸位点鉴定深度仍普遍偏低，限制了对其全方面研究。因此，随着对酪氨酸磷酸化功能和应用价值认识的不断深入，开发和优化能够高效、高深度检测酪氨酸磷酸化的技术变得尤为迫切。这不仅能推动基础生物学的进步，还对临床医学尤其是针对各种疾病的靶向治疗研究具有重要意义。

景杰生物酪氨酸磷酸化修饰组学

五大革新技术

基于质谱的蛋白质修饰组学技术是揭示酪氨酸磷酸化功能与机制的重要方法。为进一步满足对酪氨酸磷酸化研究的需求，景杰生物在2022年8月首次推出酪氨酸磷酸化修饰组学1.0的基础上，重磅推出“酪氨酸磷酸化修饰组学2.0”，实现五大技术革新：

1. 富集方法-独家重组单克隆抗体：相较于IMAC/TiO2及传统的泛抗体、SH2 domain等富集方法，景杰生物PTMab抗体平台全新开发的酪氨酸磷酸化重组单克隆抗体，具有更高的一致性和重复性，大幅提升修饰肽段富集特异性和灵敏度！

2. 检测平台-10X Proteomics平台：作为蛋白质组学与修饰组学分析行业领跑者，景杰生物拥有业内最高规格的高分辨质谱集群，进一步从更高、更快、更深三个维度保障数据检测深度及准确性！

3. 自建谱图库-深度极大提升：构建超大规模酪氨酸磷酸化谱图库，包含5万+真实酪氨酸磷酸化位点，大幅提升酪氨酸磷酸化数据解析率，实现已知20大类58种受体酪氨酸激酶全覆盖[6]，同时谱图库覆盖众多明星蛋白及新位点，凸显酪氨酸磷酸化极大的研究潜力！

4. 专属生信分析：酪氨酸磷酸化蛋白与丝/苏氨酸磷酸化蛋白的功能存在较大的差异，因此我们开发了针对于酪氨酸磷酸化蛋白的专属生信分析，实现位点信息、酪氨酸磷酸化蛋白到调控激酶以及上游小分子、drug bank等药物库的全流程分析，打通基础研究到临床转化的壁垒!

5. 全流程一站式服务：基于景杰生物自主研发的高品质抗体以及行业领先的分析平台，实现酪氨酸磷酸化泛抗体WB修饰筛选→高深度酪氨酸磷酸化检测→专属生信分析→位点特异性抗体定制→CUT&Tag分析的全流程服务，更省心！

图4 酪氨酸磷酸化修饰组学2.0五大技术革新

助力更高定量深度

基于以上技术革新，我们对细胞、动物组织、临床组织、FFPE组织等各类样本开展高深度酪氨酸磷酸化修饰组学分析，在严格的数据标准下，不同样本鉴定深度如下：

① 酪氨酸磷酸化2.0的测试样本平均单针鉴定深度3000+，部分样本高达5000+，比1.0版本有了3~6倍的提升；

② 无论内源性酪氨酸磷酸化或外源刺激，在样本量大幅减少的条件下，景杰生物鉴定深度相较文献提升3~10倍[7-9]！外源刺激下，单针最高能检测13663个位点！

图5 酪氨酸磷酸化2.0相比1.0可显著提升pY位点数目

图6 景杰生物酪氨酸磷酸化2.0鉴定深度较文献有大幅提升（参考文献[7-9]）

保障高数据重复性和稳定性

此外，酪氨酸磷酸化修饰组学2.0表现出很高的数据重复性和稳定性：两次鼠脑的生物学重复测试结果表明酪氨酸磷酸化位点在两个样本中显示强相关性（Pearson=0.95）。高度重复且可信的数据，有助于我们挖掘关键的修饰蛋白，为大规模样本 (如临床大队列样本、多浓度多药物样本等) 的酪氨酸磷酸化研究提供坚实保障。

实现全新酪氨酸磷酸化专属生信分析

酪氨酸磷酸化修饰组学的生信分析内容在包含数据质控分析、修饰定量分析、功能注释和Motif、差异筛选、功能分类统计、功能富集分析、富集聚类分析及蛋白互作网络等标准分析的基础上，景杰生物全新开发了针对酪氨酸磷酸化蛋白的生信分析，实现从位点信息、靶点蛋白到调控激酶以及上游的小分子、drug bank等药物库的全流程分析，打通基础研究到临床转化的壁垒！

图7 酪氨酸磷酸化的特色激酶分析流程

满足全流程一站式服务

此外，景杰生物自主研发的高品质重组单克隆抗体以及行业领先组学检测分析平台的全流程服务，服务质量更省心，研究成果更卓越！

图8 景杰生物全流程一站式服务

景杰生物独家全谱磷酸化修饰组学重磅来袭！

三种磷酸化位点一网打尽

磷酸化的重要性毋庸置疑，丝氨酸/苏氨酸/酪氨酸磷酸化更是如三兄弟一般密不可分。但由于酪氨酸磷酸化检测技术的限制，酪氨酸磷酸化总是若隐若现，看不真切和全面。现如今，景杰生物联合“酪氨酸磷酸化修饰组学2.0”与“磷酸化修饰组学”共同组成景杰生物独家“全谱磷酸化修饰组学“，使丝/苏/酪氨酸磷酸化一览无余，实现磷酸化研究全方位覆盖，助力科研工作者轻松应对各类应用场景，全面探索磷酸化的生物学奥秘。

现在，请大家跟随我们的内测数据感受一下全谱磷酸化的魅力。众所周知，运用金属螯合材料IMAC/TiO2富集的酪氨酸磷酸化位点占比一般仅为1~2%，深度有限。根据小鼠脑组织样本的实测结果，IMAC富集方法共鉴定到pY位点315个（占总磷酸化位点的1.56%），但在同样本中，酪氨酸磷酸化单克隆抗体富集鉴定到5305个pY位点，是IMAC的16.8倍，深度极大提升。此外，全谱磷酸化修饰共鉴定到25315个磷酸化位点，其中pY位点总鉴定深度为5400，将总磷酸化位点中的pY位点占比从IMAC富集的1.56%提升至全谱磷酸化的21.3%。全谱磷酸化不仅兼顾常规丝/苏氨酸磷酸化检测，同时也保障了有极大研究潜力的酪氨酸磷酸化的高深度检测，全面兼顾“三兄弟”的磷酸化修饰位点全覆盖，是“修饰之王”-磷酸化研究的研究新范式，也为蛋白/修饰组学驱动的精准医学研究注入了新活力！

图9 全谱磷酸化显著提升酪氨酸磷酸化鉴定深度

目前，“酪氨酸磷酸化2.0”、“全谱磷酸化”火热上新，如您想了解产品和服务的更多信息，可直接填写文末的二维码留下您的信息、或咨询景杰生物销售工程师、或拨打科服热线400-100-1145。此外，各位读者如果想更多了解酪氨酸磷酸化的相关研究思路和应用场景，可以阅读我司以往关于酪氨酸磷酸化的专题报道：从初筛到验证！酪氨酸磷酸化修饰组学研究“快车道”及酪氨酸磷酸化功能的6大热点运用，希望大家能够收获满满，科研顺利！

参考文献：

1. Lundby A, et al. 2019, Oncogenic Mutations Rewire Signaling Pathways by Switching Protein Recruitment to Phosphotyrosine Sites. Cell.

2. Zhang Q, et al. 2019, ALK phosphorylates SMAD4 on tyrosine to disable TGF-β tumour suppressor functions. Nat Cell Biol.

3. Dittmann A, et al. 2019, High-fat diet in a mouse insulin-resistant model induces widespread rewiring of the phosphotyrosine signaling network. Mol Syst Biol.

4. Liu S, et al. 2017, Lck/Hck/Fgr-Mediated Tyrosine Phosphorylation Negatively Regulates TBK1 to Restrain Innate Antiviral Responses. Cell Host Microbe.

5. Bian, Y., et al. 2016, Ultra-deep tyrosine phosphoproteomics enabled by a phosphotyrosine superbinder. Nat Chem Biol.

6. Sofi G. Julien, et al. 2011, Inside the human cancer tyrosine phosphatome. Nat Rev Cancer.

7. Carolien van Alphen, et al. 2020, Phosphotyrosine-based Phosphoproteomics for Target Identification and Drug Response Prediction in AML Cell Lines. Mol Cell Proteomics.

8. Lundby A, et al. 2019, Oncogenic Mutations Rewire Signaling Pathways by Switching Protein Recruitment to Phosphotyrosine Sites. Cell.

9. Kirti Sharma, et al. 2014, Ultradeep human phosphoproteome reveals a distinct regulatory nature of Tyr and Ser/Thr-based signaling. Cell Rep.