分享一篇发表在Analytical Chemistry上的文章：Low-Toxicity Sulfonium-Based Probes for Cysteine-Specific Profiling in Live Cells，通讯作者是北京大学深圳研究生院的李子刚教授和香港城市大学的张亮教授，前者课题组主要从事蛋白工程、有机合成、人类疾病治疗方法、有机金属化学等领域的研究工作，后者课题组主要利用质谱-蛋白质组学开发多种疾病的生物标记物和肿瘤的治疗靶标。
半胱氨酸残基(Cys)是一种在蛋白质组中丰度较低但扮演着至关重要作用的残基，由于其独特的氧化还原性质和亲核反应性，在半胱氨酸上能够发生种类丰富的翻译后修饰，进而参与调控生命过程。为了从蛋白质组学层面上大规模研究半胱氨酸的活性，此前研究者们开发了如碘乙酰胺探针(IA)等高半胱氨酸选择性的亲电分子用于结合质谱实现对复杂蛋白质组样品中半胱氨酸位点的选择性鉴定。考虑到此前的探针大多具有较高的细胞毒性，难以直接用于对活细胞的标记，因此本文作者希望开发一种低毒性的探针进而用于活细胞实验。
作者课题组在此前的工作中曾开发了基于硫鎓离子的巯基-炔基反应用于半胱氨酸残基的化学修饰(J. Org. Chem. 2020, 85, 3, 1698–1705)，本文中作者基于这一反应合成了带有叠氮报告基团的探针C-Sul，并分别通过与半胱氨酸和纯肽段反应验证了探针具有高效、高选择性的与半胱氨酸反应的能力。在纯蛋白BSA上的验证实验表明，同浓度下C-Sul探针具有比IA探针略强的标记信号，且其标记信号可以被碘乙酰胺完全竞争，证明了探针的Cys选择性。
对探针处理后的MCF7活细胞进行成像结果表明，IA探针的标记信号大多集中在细胞核内，C-Sul探针则在整个细胞内均有分布，且更集中于细胞质，说明C-Sul探针更适宜于胞质蛋白的研究。此外，对于293T细胞和MCF7细胞，IA探针能够造成明显的细胞毒性，而C-Sul探针在100μM的范围内基本无细胞毒性，更适宜于活细胞水平的研究。
最后，通过富集、酶切以及质谱鉴定，作者用C-Sul探针在MCF7活细胞内鉴定到了3822个蛋白，与IA鉴定到的4134个蛋白具有较高的重叠度，其中3150个被两种探针共同鉴定到，考虑到无标定量结果显示C-Sul探针鉴定到的蛋白大多相比IA具有更高的丰度，作者认为C-Sul探针在活细胞标记中具有更好的效果。总之，这篇文章开发了一种低细胞毒性的C-Sul探针用于活细胞内Cys的选择性标记及质谱鉴定。
文章作者：LDY
责任编辑：LDY
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.1c05129
原文引用：DOI：10.1021/acs.analchem.1c05129
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