A Superfamily-wide Activity Atlas of Serine Hydrolases in Drosophila melanogaster

doi:10.1021/acs.biochem.1c00171

.2021年4月27日；60(16):1312-1324.

doi:10.1021/acs.biochem.1c00171。 Epub 2021年4月7日。

丝氨酸水解酶超家族活性图谱黑腹果蝇

昆丹·库马尔¹, 阿莫尔·姆赫特雷¹, Girish S Ratnaparkhi女士¹, Siddhesh S Kamat公司¹

附属公司

PMID： 33827210
预防性维修识别码：项目管理委员会7610703
DOI（操作界面）： 10.1021/acs.生物化学1c00171

超家族范围的丝氨酸水解酶活性图谱黑腹果蝇

昆丹·库马尔等。生物化学. 2021.

.2021年4月27日；60(16):1312-1324.

doi:10.1021/acs.biochem.1c00171。 Epub 2021年4月7日。

作者

昆丹·库马尔¹, 阿莫尔·姆赫特雷¹, Girish S Ratnaparkhi女士¹, Siddhesh S Kamat公司¹

附属

¹印度科学教育与研究院（IISER）普纳生物系，印度马哈拉施特拉邦普纳市帕尚市Homi Bhabha路博士，邮编：411008。

PMID： 33827210
预防性维修识别码：项目管理委员会7610703
DOI（操作界面）： 10.1021/acs.生物化学1c00171

摘要

丝氨酸水解酶（SH）超家族可能是所有生命形式中最大的功能酶类之一，由蛋白酶、肽酶、脂肪酶和羧酸酯酶等代表性成员组成。与这个超家族的名称一致，所有成员，迄今为止无一例外，都在酶活性部位使用亲核丝氨酸残基，通过涉及共价酶中间体的两步乒乓机制进行水解型反应。鉴于高度保守的催化机制，该超家族已成为几个化学蛋白质组学技术平台（基于活性的蛋白质分析（ABPP））开发的经典原型，以全面研究其不同成员在各种自然但复杂的生物环境中的功能。虽然据我们所知，许多生物体（包括人类）中都有基于ABPP的SH活性全蛋白活性图谱，但在任何昆虫模型中都缺乏对这个超家族的这种分析。为了解决这一问题，我们最初报告了一项生物信息学分析，用于识别和分类非冗余SH黑腹果蝇.对此进行跟进生物信息学利用发现化学蛋白质组学进行分析，我们确定并全球绘制了SH在不同发育阶段和不同成体组织中活性的完整补充果蝇属最后，作为该活动图谱实用性概念的证明，我们强调了成人不同组织中SH活动的性别二型性D.黑腹果蝇，我们提出了新的研究方向、资源和工具，这项研究可以为苍蝇社区提供。

PubMed免责声明

利益冲突声明

笔记

作者声明没有竞争性的经济利益。

数字

**图1。SH和ABPP。**
(A类)SH超家族酶的普遍催化机制。(B类)基于活动的探针的一般结构，有三个组件，即反应基团或弹头、连接器和报告标签。(C类)SH酶与氟膦酸（FP）活性探针反应，形成不可逆共价加合物，从而显示FP-probes在ABPP应用中的效用。

**图2。构建SH数据库的生物信息学分析*黑腹果蝇*.**
(A类)维恩图表示从4个公共可用数据库中识别出的唯一SH的数量及其冗余程度。(B类)SH分类为*“丝氨酸蛋白酶”*和*“代谢丝氨酸水解酶”*以及对这些类别中已知功能的分析。(C类)已知职能和/或家族列表*“丝氨酸蛋白酶”*和*“代谢丝氨酸水解酶”*类别。

**图3。对苍蝇发育不同阶段的裂解物进行ABPP分析。**
(A类)不同发育阶段上清液和颗粒蛋白质组的凝胶ABPP分析*果蝇属*用SH-定向FP-罗丹明探针标记，并进行SDS-PAGE分析和凝胶内荧光扫描。这种基于凝胶的ABPP实验清楚地表明，活性（A）而非变性（D）蛋白质组在胚胎发育的不同阶段具有不同的SH活性*果蝇属*发展。这种基于凝胶的ABPP实验进行了三次，每次的结果都是可重复的。(**B、 C类**)的热图图(B类)*丝氨酸蛋白酶*、和(C类)*代谢丝氨酸水解酶类*，显示了基于LC-MS/MS的ABPP实验中使用SH-定向FP-生物素探针在*果蝇属*发展。热图中的数据表示为三个独立生物复制品的平均肽数，丝氨酸蛋白酶和代谢SH的肽数分别高于10和100的肽数为红色(B类)和(C类)，S=上清液蛋白质组分数，P=颗粒蛋白质组分数。

**图4。基于凝胶的苍蝇组织裂解物ABPP分析。**
一个面板*黑腹果蝇*用SH-定向FP-罗丹明探针标记组织和/或解剖成分蛋白质组，并通过SDS-PAGE和凝胶内荧光扫描进行分析。这个基于凝胶的ABPP实验清楚地表明，活性（A）而非变性（D）裂解物在不同的*果蝇属*组织和/或解剖成分。这种基于凝胶的ABPP实验进行了三次，每次的结果都是可重复的。

**图5。测定成虫活性SH的全部补体。**
热图图*“丝氨酸蛋白酶”*、和*“代谢丝氨酸水解酶”*，显示了使用SH-定向FP-生物素探针从成年雄性和雌性苍蝇的各种组织和/或解剖成分进行的基于LC-MS/MS的ABPP实验中识别出的SH活性信号。热图中的数据表示为三个独立生物复制品的平均肽数，丝氨酸蛋白酶和代谢SH的肽数分别大于40和100的为红色。对于头部和肠道分析，S=上清液蛋白质组分数，P=颗粒蛋白质组分数。

**图6。绘制苍蝇发育期间的SH活动。**
维恩图分析显示了我们使用基于LC-MS/MS的ABPP方法确定的活性SH全补体在生命周期的不同阶段的完整分布*果蝇属*发展。

**图7。SH活性的化学蛋白质组图谱*黑腹果蝇*.**
所有预测的丝氨酸蛋白酶和代谢SHs的树状图分析*黑腹果蝇*其中，红色和黑色代表使用SH-定向FP-生物素探针在基于LC-MS/MS的ABPP实验中分别富集和未富集的酶。使用MEGA-X软件的MUSCLE程序，通过邻接法对各个类别的所有蛋白质序列（丝氨酸蛋白酶和代谢SH）进行比对，其中分支长度表示蛋白质序列之间的相关性。

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