推荐一篇发表在ACS Central Science上的文章，文章标题是“Peptide and Protein Cysteine Modification Enabled by Hydrosulfuration of Ynamide”。本文通讯作者是来自广州医科大学的赵军锋教授，希伯来大学的Norman Metanis教授，以及浙江工业大学的毕晓宝教授。本文中，作者设计并开发了一种基于炔酰胺的生物正交半胱氨酸特异性反应探针，成功在多肽和蛋白质上实现高效标记。
蛋白残基选择性功能化是化学生物学的基石，它使目的蛋白的精确工程化成为可能。近年来，大量针对蛋白残基功能化的技术被成功开发，例如遗传密码子拓展技术与残基化学选择性标记策略等。然而，这一类策略仍然受到应用门槛较高，反应特异性不足，或者产物稳定性较差等问题的限制。如何实现高效且特异性的蛋白残基功能化，仍然是研究者面临的重大挑战。为了解决这一问题，本文中，作者设计并开发了炔酰胺探针，试图实现半胱氨酸的高效标记。炔酰胺（Ynamide）具有一个直接与炔烃C-C三键连接的氮原子，强烈的极化作用使得其在稳定性与反应性之间取得了最佳平衡。研究者在氮原子上进一步加上吸电子基团后，其能够有效地与巯基发生反应，实现半胱氨酸的特异性功能化。通过将探针上的R1和R2基团进行替换，他们发现，端炔（R1=H）对于此探针来说是极其重要的，而R2具有非常广泛的兼容性，允许研究者根据需求进行合理的衍生。通过对R2进行衍生，研究者获得了可以生成特定反应构象且具有良好水溶性的高效反应性探针，支持后续研究的进行。对此探针进行进一步的表征，研究者发现，在短肽水平上，当且仅当存在半胱氨酸的情况下，探针才能有效地进行标记，其余氨基酸均无明显的标记现象，证明探针的生物正交性。同样，在多肽和蛋白水平上，炔酰胺系列探针均表现出较高的特异性与稳定性，可将多种衍生基团，包括荧光标签香豆素基团、复杂药物分子吲哚美辛，或者亲和标签生物素等，连接到目的分子上。此外，研究者在氮原子上同时引入炔基基团和炔丙基基团后发现，只有直接与氮原子相连的炔基能够与半胱氨酸发生反应，而炔丙基基团则可在后续反应中通过经典“点击化学”的策略与叠氮基团进行偶联反应，实现生物素基团的引入。由此，他们成功证明了探针应用的广泛性。最后，研究者将炔酰胺探针与目前常用的碘乙酰胺探针进行比较，在大肠杆菌裂解液样品中进行完全还原的半胱氨酸残基进行蛋白质组学检测。结果显示，炔酰胺探针在能够与碘乙酰胺探针能够共同鉴定到1178种蛋白的同时，还能鉴定到541种未在碘乙酰胺探针中鉴定到的蛋白，证明了炔酰胺探针是一种优秀的硫醇捕获探针，可以用于针对半胱氨酸残基的后续研究。综上，本文中作者设计并构建了一种新型的半胱氨酸特异性高效且正交的炔酰胺探针，在多重体系下证明了其反应的有效性，为后续多肽和蛋白质的精确修饰提供了一种强大有力的工具。文章链接：
https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscentsci.4c01148原文引用：10.1021/acscentsci.4c01148
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