最近，《哪吒2》火爆影视圈，票房一路高歌猛进，国之骄傲；然而，蛋白修饰圈也是暗流涌动，其中，以血清素化修饰为首的单胺化修饰备受关注。“我命由我不由天！”这次，让科研也来场“逆天改命”。

背景介绍

血清素(5-羟色胺，5-HT)是一种调节中枢神经系统(CNS)中信号转导的神经递质，由必需氨基酸L-色氨酸通过色氨酸羟化酶(TPH)和单胺脱羧酶催化两个步骤合成。蛋白质血清素化，即5-HT在谷氨酰胺残基上的转酰胺基作用，其中转谷氨酰胺酶2(也称为TGM2或TGase2)被证明是这种PTM的关键酶。然而，到目前为止，还没有关于成功开发针对谷氨酰胺血清素化泛抗体的报道。因此，为高通量检测血清素化蛋白，使用血清素衍生物5-PT，该衍生物可以通过点击化学方法与各种报告基团功能化，以研究蛋白质血清素化。

自2019年Nature杂志首次报道血清素能够进入细胞核使组蛋白H3Q5发生共价修饰以来，这一领域的研究便如火如荼地展开。从情绪调控到神经传递，从代谢平衡到肿瘤微环境，这种新型翻译后修饰正掀起生命科学的“魔丸革命”。

拜谱生物正式推出基于化学蛋白质组学的血清素化修饰蛋白组学产品，实现1000+高深度修饰蛋白检出，多元化生信分析助力发现新靶点，并提供从“发现”到“验证”一站式服务，为揭示神经信号与肿瘤微环境互动的深层机制提供重要依据，还为癌症治疗提供新的思路和靶点。

实验流程

细胞样本

细胞裂解产物

产品特点

高深度检测，实现1000+修饰蛋白检出

在Orbitrap Astral全新一代高分辨质谱仪加持下，实现血清素化修饰蛋白鉴定新深度。

重现经典靶点，发掘新生靶点

在实测数据中，检测到多个文献报道的血清素化修饰蛋白，如组蛋白H3，小GTP酶，代谢相关酶GAPDH、ALDOA、LDHA、ENO1、PKM等，如进一步的修饰位点鉴定中检测到PKM存在3个血清素化修饰位点，其质谱图如下图所示；与此同时，我们也发现许多新生靶点，如（去）泛素化修饰相关酶USP7、HUWE1，与脂肪酸合成相关的酶FASN。值得一提的是，2024年《Cell Metabolism》报道三磷酸异构酶1 (TPI1)的多巴胺化能够平衡脂质/葡萄糖代谢，抑制了再生肺中促纤维化的铁死亡。在我们实测数据中，发现TPI1也能够血清素化修饰，为该靶点在疾病研究种提供一种新思路。

多元化生信分析，提供全流程一站式服务

基于拜谱生物完善的实验平台，可提供“细胞培养→探针孵育→高深度血清素化修饰蛋白检测→多元化生信分析→特定蛋白血清素化修饰位点检测”全流程服务。生信分析内容（部分）如下图。

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文献分享

文献一：经典中的经典

英文标题：Histone serotonylation is a permissive modification that enhances TFIID binding to H3K4me3（Nature，Q1，2019）

中文标题：组蛋白血清素化是一种允许的修饰，可增强TFIID与H3K4me3的结合

研究内容：组蛋白的化学修饰可以介导多种DNA模板过程，包括基因转录1-3。在这里，我们提供了一类组蛋白翻译后修饰的证据，谷氨酰胺的血清酰化作用发生在产生血清素（也称为 5-羟色胺 (5-HT)）的生物体中组蛋白H3的位置5 (Q5ser)。我们证明组织转谷氨酰胺酶2可以血清素化组蛋白H3三甲基化赖氨酸4 (H3K4me3)标记的核小体，导致体内组合 H3K4me3Q5ser的存在。H3K4me3Q5ser在哺乳动物中表现出普遍存在的组织表达模式，在大脑和肠道中观察到富集，这两个器官系统负责大量5-HT的产生。人类血清素能神经元、小鼠大脑发育和培养的血清素能细胞的全基因组分析表明，H3K4me3Q5ser核小体富含常染色质，对细胞分化敏感并与允许基因表达相关，这些现象与TFIID4-6相互作用的增强有关H3K4me3。异位表达不能被血清素化的H3突变体的细胞显示显着改变的H3K4me3Q5ser靶基因座的表达，这导致分化缺陷。总之，这些数据确定了5-HT在介导允许基因表达中的直接作用，独立于其对神经传递和细胞信号传导的贡献。

（图源：Farrelly, Lorna A et al.,Nature. 2019）

文献二：客户佳作（拜谱生物提供血清素化修饰蛋白组检测服务）

英文标题：A GAPDH serotonylation system couples CD8+ T cell glycolytic metabolism to antitumor immunity（MOLECULAR CELL，Q1，2024）

中文标题：GAPDH血清素化系统将CD8 + T细胞糖酵解代谢与抗肿瘤免疫结合起来

研究内容：除了经典的血清素（5-羟色胺 [5-HT]）-受体信号转导模式外，最近还注意到5-HT参与的翻译后血清素化作用。在这里，该研究报告了一个促进CD8+ T细胞糖酵解代谢和抗肿瘤免疫活性的甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）血清素化系统。组织转谷氨酰胺酶2（TGM2）将5-HT转移到GAPDH的谷氨酰胺262上，并催化血清素化反应。血清素化支持GAPDH的细胞质定位，这诱导CD8+ T细胞的糖酵解代谢转变，并有助于抗肿瘤免疫。CD8+ T细胞通过色氨酸羟化酶1（TPH1）的合成和通过血清素转运蛋白（SERT）从细胞外空间摄取来积累细胞内的5-HT进行血清素化。单胺氧化酶A（MAOA）降解5-HT，并作为CD8+ T细胞的内在负调节因子。5-HT产生的TPH1过度表达的嵌合抗原受体T（CAR-T）细胞的过继转移诱导了强烈的抗肿瘤反应。该研究的发现通过提供受体独立的血清素化翻译后修饰的证据，扩展了已知的神经免疫相互作用模式范围。

（图源：Wang, Xu et al.,Mol Cell. 2024）

文献三：血清素化修饰研究新作

英文标题：TGM2-mediated histone serotonylation promotes HCC progression via MYC signalling pathway（JOURNAL OF HEPATOLOGY，Q1，2025）

中文标题：TGM2介导的组蛋白血清素化通过MYC信号通路促进肝细胞癌进展

研究内容：肝细胞癌(HCC)是一种恶性肿瘤，几乎没有有效的治疗方法。H3Q5ser是一种由转谷氨酰胺酶2 (TGM2)介导的基于血清素的组蛋白修饰，影响多种生物过程，例如神经发育。TGM2介导的H3Q5ser在HCC进展中的作用仍不清楚。本研究探讨了TGM2在促进HCC进展中的作用，并评估了其作为HCC治疗靶点的潜力。TMG2表达与较高的AFP水平、较差的分化和较晚的BCLC分期呈正相关。TGM2缺乏或H3Q5ser抑制显著抑制了HCC进展。CUT&Tag 和RNA测序分析表明，在使用TGM2抑制剂治疗后，下调的基因在MYC通路中富集。此外，转录中间因子1β介导TGM2向MYC的募集，促进H3Q5ser对MYC靶基因的修饰。最后，针对TGM2的转谷氨酰胺酶活性可显著抑制HCC进展，并在临床前模型中显示出与索拉非尼治疗的协同作用。TGM2抑制剂不会引起严重的骨髓抑制或组织损伤。TGM2作为预后生物标志物，针对其转谷氨酰胺酶活性可能是抑制HCC进展的有效策略。

（图源：Dong, Renshun et al.,J Hepatol. 2025）

拜谱小结

血清素或5-羟色胺(5-HT)是一种已知影响情绪、行为和认知的神经递质，其作用主要在神经系统疾病中研究。已知免疫细胞和神经系统之间通过肿瘤微环境和次级淋巴器官中的血清素及其受体(5-HTRs)的串扰影响癌症发病机理。在组织转谷氨酰胺酶(TGMs)催化的转酰胺基作用下，血清素可以共价修饰并从而调节靶蛋白的功能，这一过程被称为“血清素化修饰”。尽管几十年前已经发现了血清素对蛋白质的共价修饰，但是血清素化的功能和分子机制直到最近才被阐明，需进一步的研究充分确定这种修饰在正常生理和疾病中的功能意义。

目前检测血清素化修饰蛋白方法有限，这可能会阻碍进展，所以需要更直接和有效的方法来更好地表征蛋白质血清素化。拜谱生物作为国内领先的多组学公司，正式推出基于化学蛋白质组学的血清素化修饰蛋白组产品，轻松实现1000+高深度修饰蛋白检出，多元化生信分析助力发现新靶点，并提供从“发现”到“验证”一站式服务；同时，可搭配神经递质靶向代谢组产品对血清素进行靶向绝对定量检测。欢迎咨询！

参考文献

[1] Farrelly LA,Thompson RE,Zhao S, et al. Histone serotonylation is a permissive modification that enhances TFIID binding to H3K4me3. Nature. 2019;567 (7749):535-539.

[2] Wang X,Fu SQ,Yuan X, et al. A GAPDH serotonylation system couples CD8 + T cell glycolytic metabolism to antitumor immunity. Mol Cell. 2024;84 (4):760-775.e7.

[3] Dong R,Wang T,Dong W, et al. TGM2-mediated histone serotonylation promotes HCC progression via MYC signalling pathway. J Hepatol. 2025;:.