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技术概述

β-羟基丁酰化（Lysine β-hydroxybutyrylation，Kbhb）是在蛋白质赖氨酸残基上发生的一种新型翻译后修饰，2016年由国际蛋白修饰研究团队在权威期刊《Nature》上首次系统报道。当机体处于饥饿、禁食、生酮饮食、剧烈运动或某些病理状态时，肝脏脂肪酸β-氧化产生的主要酮体——β-羟基丁酸（β-hydroxybutyrate，β-OHB）在血液中显著累积，并在相应酶促反应的作用下，将β-羟基丁酰基团转移到组蛋白及大量非组蛋白的赖氨酸位点上，形成Kbhb修饰。该修饰首次将酮体代谢与表观遗传调控直接联系起来，被认为是代谢状态调控基因表达的重要分子桥梁。

后续研究陆续揭示了该修饰的调控酶系统：p300/CBP等转移酶可作为“书写器”（Writer）催化该修饰的生成，HDAC1/2/3等去乙酰化酶可作为“擦除器”（Eraser）将其去除，BRD2等溴结构域蛋白可作为“阅读器”（Reader）识别并介导下游功能。已有证据表明，β-羟基丁酰化广泛参与基因转录调控、代谢酶活性调节、DNA损伤应答、细胞周期调控及凋亡等关键生物学过程，并与糖尿病、肥胖、肿瘤、神经退行性疾病、心血管疾病及衰老等密切相关，已成为蛋白质修饰研究领域的前沿热点。

β-羟基丁酰化翻译后修饰组学分析是利用高特异性抗Kbhb泛抗体对发生该修饰的肽段进行富集，结合高分辨液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）技术，对样本中的修饰蛋白和修饰位点进行大规模、高通量定性鉴定与定量比较的系统研究方案，并辅以完善的生物信息学分析，全面解析β-羟基丁酰化修饰图谱及其在生理与病理过程中的动态变化规律，为机制研究和转化应用提供坚实的数据基础。

检测样品

β-羟基丁酰化翻译后修饰组学分析适用于多种类型的生物学样品，客户可根据研究目的选择合适材料送检。常见样品类型包括：

  • 细胞样品：贴壁或悬浮培养的哺乳动物细胞、干细胞、原代细胞、免疫细胞等；
  • 动物组织样品：肝脏、脑、心脏、肾脏、肌肉、脂肪、脾脏等新鲜或冻存组织；
  • 植物样品：叶片、根、种子、愈伤组织等，可用于逆境胁迫相关修饰研究；
  • 微生物样品：细菌、真菌、酵母等菌体及发酵产物；
  • 临床样本：手术或活检来源的冷冻组织及部分体液样品（需预先评估可行性）；
  • 蛋白提取物：客户自行提取的总蛋白样品（需提供蛋白浓度及缓冲体系信息）。

为保证修饰鉴定的深度与准确性，建议样品满足以下基本要求：细胞数量一般不低于1×10⁷个，组织湿重一般不低于200 mg，总蛋白量建议达到毫克级（具体以项目方案为准）。样品采集后应迅速置于液氮速冻并于-80℃保存，全程干冰冷链运输，避免反复冻融造成的修饰丢失或蛋白质降解。

检测项目

依托完善的修饰组学技术平台，可提供覆盖β-羟基丁酰化修饰研究全流程的检测服务，主要项目包括：

  • 泛Kbhb修饰水平检测：通过免疫印迹等方法评估样品整体β-羟基丁酰化修饰水平；
  • β-羟基丁酰化修饰蛋白质组定性分析：大规模鉴定发生修饰的蛋白质及具体修饰位点；
  • 修饰组学定量分析：支持Label-free非标记定量、TMT/iTRAQ同位素标记定量及DIA数据非依赖采集定量等多种策略，筛选不同条件间的差异修饰蛋白与差异修饰位点；
  • 修饰位点Motif特征分析：解析修饰位点上下游氨基酸分布规律，挖掘潜在调控规律；
  • 功能注释与富集分析：GO功能注释、KEGG通路富集、COG/KOG分类等；
  • 亚细胞定位与结构域分析：明确修饰蛋白的细胞定位及修饰在功能结构域上的分布；
  • 蛋白质相互作用网络（PPI）构建与关键节点蛋白筛选；
  • 靶向验证分析：基于PRM（平行反应监测）或MRM（多反应监测）的修饰位点靶向定量验证。

上述项目既可作为整体组学方案一站式完成，也可根据课题需要灵活组合，满足从初筛、验证到深入机制探索的多层次研究需求。

检测方法

β-羟基丁酰化翻译后修饰组学分析采用“抗体富集+高分辨质谱鉴定”的经典技术路线，整体流程科学严谨，关键环节包括：

  • 样品制备与蛋白质提取：在低温条件下裂解样品，采用含蛋白酶抑制剂与去乙酰化酶抑制剂的裂解体系，充分释放可溶性蛋白，BCA法定量，SDS-PAGE电泳评估蛋白质质量与完整性；
  • 酶解与肽段制备：采用FASP或溶液内酶解策略，以测序级胰蛋白酶酶解获得肽段，必要时进行高pH反相色谱预分级以提高检测深度；
  • 修饰肽段富集：利用高特异性、高亲和力的抗Kbhb泛抗体对β-羟基丁酰化肽段进行免疫富集，显著提升低丰度修饰肽段的检出效率；
  • 液质联用分析：富集肽段经纳升级反相色谱分离后进行串联质谱检测，可采用DDA（数据依赖采集）或DIA（数据非依赖采集）模式获得高质量二级谱图；
  • 数据库检索与位点定位：使用MaxQuant、Proteome Discoverer等专业软件检索，将β-羟基丁酰化（Kbhb，+86.0368 Da）设为可变修饰，并在肽段、蛋白及修饰位点水平严格控制在1%假发现率（FDR）以内，确保修饰位点定位准确可靠；
  • 生物信息学分析：对鉴定结果进行定量统计、差异筛选、Motif分析、功能富集、聚类分析及互作网络构建，形成完整的数据解读报告。

全流程设置平行对照与质控样品，从样品接收、实验操作到数据产出均执行标准化管理，保障检测结果的真实性、重复性与可追溯性。

检测仪器

平台配置一系列国际先进的高分辨质谱分析系统及配套设备，为β-羟基丁酰化修饰组学的高灵敏度、高准确性检测提供硬件保障，主要包括：

  • Orbitrap系列高分辨质谱仪：如Orbitrap Fusion Lumos、Q Exactive HF-X、Orbitrap Exploris 480等，具备超高分辨率与扫描速度，适合深度修饰组学鉴定；
  • timsTOF系列离子淌度质谱仪：如timsTOF Pro等，结合碰撞截面信息提升肽段鉴定通量与置信度，尤其适合DIA/PASEF采集模式；
  • 三重四极杆质谱仪：用于PRM/MRM靶向定量验证，灵敏度与重现性优异；
  • 纳升级超高效液相色谱系统（nanoUHPLC）：实现肽段的高效分离；
  • 高通量组织破碎与蛋白提取系统、酶切工作站、真空浓缩系统等前处理设备；
  • Western blot、多功能酶标仪等配套验证设备。

应用领域

β-羟基丁酰化翻译后修饰组学分析在生命科学与医学研究的众多方向均有广泛应用，典型应用领域包括：

  • 代谢性疾病研究：糖尿病、肥胖、非酒精性脂肪肝、胰岛素抵抗等疾病中酮体代谢与蛋白质修饰的关联机制；
  • 神经科学研究：生酮饮食干预、神经退行性疾病及脑损伤中该修饰对神经基因表达的调控作用；
  • 肿瘤研究：肿瘤代谢重编程、免疫微环境调控及潜在治疗靶点发现；
  • 心血管研究：心力衰竭、心肌缺血等病理状态下心肌蛋白修饰变化规律；
  • 衰老与抗衰老研究：热量限制、间歇性禁食等干预方式的表观修饰效应评估；
  • 运动科学：运动训练、疲劳恢复过程中酮体水平与蛋白修饰的动态关系；
  • 营养学与生酮饮食研究：不同膳食结构对机体修饰谱的影响；
  • 植物逆境生物学：干旱、盐渍、低温等胁迫下植物蛋白修饰应答机制；
  • 微生物与发酵工程：菌株代谢调控及产物合成相关修饰研究；
  • 药理与毒理评价：小分子药物、天然产物干预后修饰谱变化的药效机制解析。

常见问题

问题一：β-羟基丁酰化翻译后修饰组学分析的检测周期是多久？

β-羟基丁酰化翻译后修饰组学分析的检测周期一般为7-15个工作日。具体时长会受到多种因素影响：检测项目数量的多少（如仅进行定性鉴定还是同时开展定量分析与靶向验证）、样品数量与分组复杂程度、所选方法的复杂程度（Label-free、TMT标记或DIA策略的实验与数据处理耗时不同）、样品前处理难度以及是否需要加急处理等。项目正式开展前，技术人员会根据实验方案给出预计周期，如遇特殊样品或个性化分析需求，周期可能相应延长或缩短，建议提前沟通确认。

问题二：β-羟基丁酰化翻译后修饰组学分析的检测价格是多少？

β-羟基丁酰化翻译后修饰组学分析的价格受多方面因素综合影响，主要包括：检测项目类型与数量（定性鉴定、定量分析或靶向验证服务）、所选定量方法（非标记定量、标记定量或DIA）、样品数量与生物学重复设置、质谱上机时长、生物信息学分析的深度与个性化程度、检测周期安排（是否需要加急）等。不同课题的需求差异较大，难以一概而论，欢迎联系我们的技术支持人员，说明研究目的与样品情况，我们将根据具体需求定制实验方案并提供准确报价。

问题三：β-羟基丁酰化翻译后修饰组学分析测试需要什么资质？

我们旗下拥有CMA和CNAS资质，检测能力范围覆盖蛋白质组学及翻译后修饰组学相关检测项目，管理体系完善，检测结果科学规范。同时，我们组建了由蛋白组学、质谱分析及生物信息学专业人员构成的技术团队，配置有高分辨质谱仪等先进仪器设备，建立了标准化的实验操作规程与质量控制体系，能够保障β-羟基丁酰化翻译后修饰组学分析项目从样品接收、实验实施到数据交付全流程的可靠性与可追溯性。

问题四：β-羟基丁酰化翻译后修饰组学分析对样品有哪些要求？

建议细胞样品不低于1×10⁷个，组织样品湿重不低于200 mg，总蛋白量达到毫克级更为理想；样品应经液氮速冻后于-80℃保存，全程干冰冷链运输，严禁反复冻融。对于特殊样品（如痕量临床样本、多酚含量较高的植物组织等），可与技术人员沟通评估可行性，并针对性优化样品前处理方案，确保鉴定效果。

问题五：修饰组学定量分析应如何选择定量策略？

Label-free非标记定量适合样品数量多、批次灵活的比较研究；TMT/iTRAQ标记定量可在同一批次内实现多组样品的高精度同时比较，适合分组较多的项目；DIA定量具有重现性好、数据缺失值少的优势，适合大样本队列研究。选择时需综合考虑样品数量、比较组设计、定量精度要求与经费预算，技术人员会根据课题情况推荐最合适的方案。

问题六：一般能鉴定到多少β-羟基丁酰化修饰位点和蛋白？

鉴定数量与样品类型、蛋白丰度、起始蛋白量、抗体富集效率及质谱采集模式密切相关。通常在常规哺乳动物细胞或组织样品中可获得上千级别的修饰位点与修饰蛋白鉴定结果；对于酮体代谢活跃的样本（如饥饿处理组、生酮饮食模型），修饰信号更强，鉴定深度往往更为可观。具体数量以实际检测结果为准，建议通过合理的前期造模与样品处理提高修饰丰度。

问题七：项目结束后可交付哪些数据结果？

交付内容一般包括：原始质谱数据文件、修饰蛋白与修饰位点鉴定总表、肽段及谱图信息、定量结果与差异修饰分析表、Motif特征分析结果、GO与KEGG等功能富集图表、亚细胞定位与蛋白互作网络结果、完整实验流程与参数说明，以及系统的生物信息学分析报告，同时提供必要的技术答疑与数据解读支持，助力科研成果的高效产出。