大家好，本周分享一篇发表在ACS Chemical Biology上的文章“A Metabolic Activation-Based Chemoproteomic Platform to Profile Adducted Proteins Derived from Furan-Containing Compounds”。通讯作者是来自沈阳药科大学的郑江教授（主要研究方向是药物代谢、药物毒理及药物设计）、彭缨副教授（主要研究方向是中药有效成分质量控制，中药药代动力学）和来自贵州医科大学的李维维副教授（主要研究方向是中药有毒成分的代谢和致毒机制）。
现代人类可以从草本产品、食品和药物制剂和工业污染等来源广泛接触到丰富的含呋喃化合物（Furan-Containing Compounds，FCC）。过去研究表明，FCC可以被细胞色素P450 酶对呋喃环部分代谢氧化，产生的反应性代谢物cis-2-butene-1,4-dials (BDA) 对蛋白质中的亲核位点具有化学反应性，且与其肝毒性密切相关。其中，赖氨酸和半胱氨酸是BDA的主要攻击位点。对FCC-蛋白质加合物的测定对于研究FCC肝损伤的发生发展具有重要意义。由于化学蛋白质组学方法对于内外源亲电子试剂与蛋白质反应的研究有着显著功用，作者尝试建立基于活性的蛋白质分析方法来研究FCC加合蛋白。该方法中典型的探针设计策略是将炔烃或叠氮化物锚定在待测化合物上，然而，修饰结构后探针的生物活性并不一定代表原始化合物，尤其对于呋喃和甲基呋喃等小分子来说，即使是小小的乙炔基取代修饰也足以改变化合物的物理、化学和生物学特性，还可能会改变药物的代谢途径。因此，作者开发了针对该类分子的“基于代谢激活的蛋白质分析 (Metabolic Activation-Based Protein Profiling，MABPP) 平台”。该方法作用原理如下：由FCC的代谢活化产生的亲电子BDA中间体是其毒性的原因，BDA衍生的蛋白质加合物涉及两种类型的化学反应——与氨基形成席夫碱或与硫醚发生迈克尔加成，这为用炔基标记加合物蛋白质创造了可能性。因此作者用丙炔硫醇和丙炔胺作为选择性探针来捕获BDA修饰蛋白，随后使用生物素-叠氮化物click反应，利用链霉亲和素琼脂糖树脂进行富集和分离，最终利用质谱分析识别加合蛋白质及其修饰位点。
在实验阶段，作者首先通过仿生合成实验验证了该设计方法的可行性。呋喃氧化生成的BDA与N-乙酰化的赖氨酸/半胱氨酸或合成短肽混合后紫外光谱及LC-MS/MS分析，证明BDA可与2种残基反应并被丙炔硫醇/丙炔胺探针捕获。接下来作者将呋喃与含有NADPH 的小鼠肝微粒体一起孵育，并加入丙炔硫醇或丙炔胺，在相应的微粒体孵育中检测到BDA加合吡咯产物，且吡咯具有与仿生合成实验中相似的色谱和质谱特性。这些结果表明P450酶参与了呋喃的氧化，探针对修饰具有捕获能力。验证后作者即将该平台投入到肝细胞蛋白质组的研究中，对3种FCC的研究共检测到来自171种蛋白的200种赖氨酸修饰肽和来自145种蛋白的164 种半胱氨酸修饰肽。其中，ATP合酶等与ATP相关的酶出现的频率较高。同时该方法也有一定局限性，可能会漏掉由BDA加合后吡咯连接的交联蛋白。
总的来说，作者开发了一个基于代谢激活的化学蛋白质组学平台，用于捕获由呋喃（及其衍生物）代谢物加合的蛋白质并识别其修饰位点。
本文作者：FTY
责任编辑：MYZ
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acschembio.1c00917
原文引用：DOI: 10.1021/acschembio.1c00917
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