CysMP技术揭示不同金属离子的蛋白质作用，并发现铜离子调控糖酵解中的PGK1酶活性

金属离子在生物体内至关重要，它们通过与半胱氨酸等氨基酸残基结合形成金属蛋白质（占蛋白质组的三分之一以上），参与催化生化反应、维持结构稳定和调节细胞过程。然而，哺乳动物中金属特异性金属蛋白质组的全面图谱绘制仍存在局限，现有技术如放射性金属离子标记、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）等存在单金属研究、无法准确识别结合位点等问题。

为此，本研究开发了半胱氨酸中心金属蛋白质组分析策略（CysMP）。该方法利用半胱氨酸反应探针，先去除细胞裂解液中的金属离子，再重新加入特定金属离子，通过检测半胱氨酸反应性差异来捕获金属结合位点。经优化实验条件（如1 mM EDTA去除内源金属、10 mM碘乙酰胺（IAA）烷基化游离半胱氨酸等）和重组蛋白验证（如乙醇脱氢酶（ADH）、RING-box蛋白1（RBX1）等已知金属蛋白的标记成功，非半胱氨酸结合金属蛋白或非金属蛋白未被标记），证实CysMP能特异性标记生理状态下半胱氨酸配位的金属蛋白并提供位点信息。

利用CysMP，研究人员绘制了11种关键金属离子（锌、铜、钙、钴等）的金属蛋白质组图谱，在人胚肾HEK293T细胞中鉴定出4150种蛋白质的8895个金属结合位点。结果显示，锌和铜离子与蛋白质的相互作用谱最广；约四分之一的结合位点对单一金属离子有选择性，锌、铜、锑、铬的特异性位点最多；1032种蛋白质（1392个位点）可与五种以上金属结合，显示出高金属混杂性，其中锌和镁结合蛋白更易发生金属替代。功能分析表明这些金属蛋白富集于金属离子结合、代谢通路等，锌在金属离子结合通路中富集度更高。

进一步研究发现，CysMP鉴定出的潜在金属蛋白中，5'-甲基硫代腺苷磷酸化酶（MTAP）和磷酸甘油酸激酶1（PGK1）受金属离子调控。锌和铜离子可结合MTAP并抑制其活性，导致底物5'-甲基硫代腺苷（MTA）积累，进而抑制下游蛋白质精氨酸甲基转移酶5（PRMT5）活性。铜离子还能结合PGK1，通过干扰ATP结合抑制其活性，导致糖酵解通路中3-磷酸甘油酸等代谢物减少，最终影响细胞活力。

本研究建立的CysMP不仅为金属蛋白质研究提供了宝贵资源，揭示了金属离子的混杂性和特异性，还深入阐明了铜等金属离子通过调控关键酶（如PGK1）影响糖酵解等生理过程的分子机制，为理解金属离子在生物学和人类健康中的功能与调控提供了新见解。