南湖新闻网讯（通讯员 王婉婷）近日，我校湖北洪山实验室、生物医学与健康学院、生命科学技术学院张帅研究员团队联合浙江大学和上海交通大学医学院附属瑞金医院研究人员合作研究成果以“Bioorthogonal Vitamin C Probes Enable Cellular Profiling and Investigation of Lysine Vitcylation”为题在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）发表。研究开发了一套可在活细胞中对蛋白质赖氨酸维生素C修饰（vitcylation）进行标记、成像和蛋白质组学分析的生物正交化学探针，为系统研究维生素C如何直接作用于蛋白质组提供了新的化学生物学工具。

研究图形摘要示意图

维生素C是人体必需的微量营养素。近年来，研究发现，维生素C不仅可以通过传统的抗氧化或酶辅助作用调控细胞，也可能通过直接“修饰”蛋白质来传递代谢信息。然而，由于缺乏能够对这一修饰进行富集、可视化和动态研究的工具，其在细胞中的分布规律和调控机制仍难以系统解析。

针对这一问题，研究团队从维生素C的化学结构出发，引入可用于“点击化学”反应的炔基基团，设计了维生素C化学报告探针VC-1。又采用前体探针策略开发了VC-2探针，使其进入细胞后经酯酶水解释放活性报告分子，从而使维生素C来源的蛋白质修饰能够通过荧光成像或亲和富集的方式被“看见”和“抓住”。

利用该工具，研究团队结合定量化学蛋白质组学，发现维生素C探针富集的候选修饰蛋白并非在细胞内均匀分布，而是显著富集于细胞核，尤其是核仁区域。高分辨率荧光成像进一步显示，VC-2标记信号在核仁形成明显富集，揭示了维生素C来源蛋白质修饰具有显著的亚细胞空间组织特征。研究团队还通过时间分辨标记实验发现，细胞内VC-2来源的蛋白质标记并非静态存在，而是随时间发生显著重塑。并成功鉴定出谷胱甘肽S-转移酶GSTP1这一重要的上游调控因子。际

与传统质谱直接鉴定相比，该研究建立的生物正交探针体系不仅可以用于蛋白质组学富集，还能够进一步开展细胞成像、时间分辨分析和遗传筛选。研究由此将“观察维生素C修饰”拓展为“在活细胞中追踪和研究维生素C修饰”，为解析维生素C等营养代谢物如何通过直接化学作用调控蛋白质功能提供了新的技术路径。论文指出，这一策略也为研究其他代谢物来源的蛋白质翻译后修饰提供了可借鉴的化学生物学框架。从更长远看，该研究也为理解不同个体对维生素C等营养素的分子响应差异提供了新的研究工具，有望为精准营养评价及个性化饮食干预策略的建立提供机制依据。

华中农业大学湖北洪山实验室、生物医学与健康学院、生命科学技术学院为论文主要完成单位之一。论文中华中农业大学博士研究生王婉婷、杨淑乔和李雪洁，以及浙江大学博士研究生丁宝丽为共同第一作者；华中农业大学张帅研究员、浙江大学朱成梁研究员以及上海交通大学医学院附属瑞金医院何吓俤研究员为共同通讯作者。

【英文摘要】

Vitamin C is an essential micronutrient, yet its direct chemical engagement with the proteome remains poorly defined. Here, we develop and experimentally benchmark a bioorthogonal probe platform for labeling, profiling, and imaging of lysine vitcylation, a recently identified vitamin C-derived post-translational modification, in living cells. Chemoproteomic analysis and fluorescence imaging reveal a candidate vitcylome enriched in nucleolar proteins associated with ribonucleoprotein biogenesis and RNA processing, and reporter-derived lysine adducts on selected targets were validated by mass spectrometry. Time-resolved analyses demonstrate that intracellular vitcylation undergoes unexpectedly rapid remodeling, indicating active cellular regulation. Furthermore, a genome-wide CRISPR-Cas9 screen identifies glutathione S-transferase P1 (GSTP1) as an upstream regulator of global vitamin C-derived protein modification, linking vitcylation remodeling to cellular electrophile handling and redox homeostasis. Collectively, this platform provides a chemical framework for profiling, visualizing, and investigating protein vitcylation in living cells, and reveals vitcylation as a dynamic, spatially organized and regulated metabolic modification.

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2501228