向大家分享ACS Chem. Biol.上的一篇文章，题目为Profiling Sulfur(VI) Fluorides as Reactive Functionalities for Chemical Biology Tools and Expansion of the Ligandable Proteome，本文共有两位通讯作者，分别是来自葛兰素史克（GSK）公司的研究人员Jacob T. Bush，和英国思克莱德大学的Glenn Burley教授。Glenn Burley课题组主要从事转录调控相关的研究。含有反应活性基团的探针分子，由于具有与靶蛋白形成共价修饰的能力，已成为靶点研究中的有力工具。目前常见的反应活性基团主要分为两类，即靶向Cys的亲电基团和光反应性基团。前者虽然反应活性较高，但往往受限于结合口袋中Cys的可及性；后者虽然对氨基酸残基没有选择性，但反应效率较弱，使得修饰的灵敏性显著降低。因此，发展一种反应活性高、氨基酸残基范围广的反应活性基团对提高蛋白质组的共价靶向分析能力具有重要意义。
硫(VI)-氟反应基团（SVI-Fs）能够与 Tyr、Lys、His、Arg、Ser、Thr残基形成共价修饰，已被应用于共价抑制剂、蛋白-蛋白相互作用、化学蛋白质组学研究中。在本篇工作中，作者从多个层面，对不同SVI-Fs的反应活性进行研究，揭示影响SVI-Fs反应活性、标记结果的因素
作者选择了9种SVI-Fs进行实验探究。在小分子层面的研究中，作者将SVI-Fs与吗啉共价连接，模拟共价药物小分子，并探究其水解稳定性，以及与氨基酸单体之间的反应活性。上述两特性均与磺酰基的亲电性表现出明确的相关性，随磺酰基亲电性增强，水解稳定性，与氨基酸反应活性升高。不同的缓冲体系、pH对水解稳定性均有影响。DFT计算结果表明，上述两特性与LUMO轨道能量之间表现出显著的相关性，为预测SVI-Fs特性提供一定指导。整体而言，d-f骨架同时具有可接受的水解稳定性和反应活性，LUMO能量在−0.08到−0.06 eV之间。
随后，作者以碳酸酐酶II（CA II）为模型蛋白，基于此前研究中发现的结合小分子，研究SVI-Fs对靶蛋白的共价修饰能力。整体上，修饰速率分布符合不同基团的亲电反应活性。进一步，研究人员对不同SVI-Fs的可逆结合的平衡常数（K_I）与共价反应速率常数（k_inact）进行分析。结果表明，k_inact与SVI-Fs的亲电反应活性没有明确的相关性。同时，对结合片段骨架的调整，可以显著改变k_inact，揭示空间位阻以及SVI-Fs的取向在靶蛋白共价修饰中的重要影响。
最后，作者探究上述SVI-Fs在化学蛋白质组学中的应用前景。此前研究中，研究人员发表了具有SVI-F结构的激酶探针XO44，基于该骨架，作者合成了含有本文所使用SVI-Fs的XO44衍生物，对细胞裂解液进行ABPP分析。结果表明，不同SVI-Fs具有不同的标记偏好性，9个探针共标记到94个激酶，其中51个激酶被至少3个探针标记到，33个激酶仅被一个探针所标记。同时，作者对其余非激酶靶蛋白进行分析，以探究SVI-Fs靶向蛋白质组的特征。基于TDL（Target development level）分析，超过89%的靶点为Tdark与Tbio，即没有已知的有效配体；约39%的非激酶靶蛋白并未在此前靶向Cys的蛋白质组分析中被鉴定到。上述结果表明，SVI-Fs能够显著拓展蛋白质组中的可靶向蛋白，为化学生物学提供强有力的帮助。
本文作者：TZS
责任编辑：WFZ
原文链接：https://doi.org/10.1021/acschembio.2c00633
文章引用：DOI:10.1021/acschembio.2c00633
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