分享一篇发表在JACS上的文章，文章题目为“Acrolein-Mediated Conversion of Lysine to Electrophilic Heterocycles for Protein Diversification and Toxicity Profiling”，文章的通讯作者为文章通讯作者为埃默里大学化学系的Monika Raj助理教授，她们课题组的主要研究领域是为研究生物分子开发新的化学反应和连接方法。
丙烯醛是一种剧毒代谢物，在脂质过氧化和炎症过程中内源代谢产生或者由香烟烟雾和工业排放物等环境污染物外源产生，它会与蛋白质上的亲核残基发生共价反应，还会进一步与其他蛋白发生交联，接触丙烯醛会导致多种疾病的发生。在本文研究中，作者发现蛋白上的赖氨酸可以通过两次迈克尔加成反应与两分子的丙烯醛发生反应，然后进行分子内羟醛反应并脱水，形成3-甲酰基-3，4脱氢哌啶基团（3-formyl-3,4-dehydropiperidino, FDP），之后FDP还可以进一步转化为3-甲基吡啶(3-methylpyridinium, MP)，为追踪蛋白修饰提供了独特的工具。为了鉴定α，β-不饱和醛代谢物诱导的蛋白质修饰和交联，作者最初使用含有赖氨酸的模型肽Ac-GKFV(1a)优化了反应，发现37℃下使用3/5当量的丙烯醛与模型肽反应5 h后，模型肽会完全转化为FDP修饰的肽，如果N端为裸露的氨基，16h之后模型肽会转化为双FDP修饰的产物。作者为了加速FDP的形成，优化了反应温度，结果发现在60℃或者80℃时，得到的产物均为MP修饰，并对MP修饰产生的机制进行了探究。作者还探究了丙烯醛上进行不同衍生对该反应的影响，发现不论是在双键的哪个位置进行取代均会对MP修饰的形成造成负面影响。之后，作者研究了丙烯醛与不同亲核氨基酸的反应性，发现它只会在赖氨酸上产生环化修饰，会与半胱氨酸发生一次迈克尔加成反应，且在一条多肽上同时存在其他亲核残基的情况下，丙烯醛会特异性地与赖氨酸发生反应形成FDP修饰，基于此选择性，作者进一步探究了在FDP修饰存在的情况下，使用含有氨基的小分子对多肽或者蛋白进一步修饰的可能性，而且FDP是双功能化的基团，可以与含有氨基的小分子反应之后，再与含有巯基的小分子反应。同时，FDP在蛋白质组样品制备过程中会在高温变性条件下转化为MP，而MP的质谱响应较好，于是作者后续进行了蛋白质组学分析，找到了丙烯醛修饰的高反应性位点，并对丙烯醛诱导的蛋白质交联进行了初步研究。综上所述，作者发现蛋白上的赖氨酸残基会与丙烯醛发生两次迈克尔加成，形成FDP并进一步转化为MP，该反应可进一步用于蛋白的衍生化，或者分析内源丙烯醛的毒性。原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c12928文章引用：10.1021/jacs.4c12928
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