细胞表面蛋白质是是广泛的药物设计靶标，是外界微环境改变引起胞内信号传导的起始部位，在细胞粘附、信号转导、物质交换、免疫应答以及细胞通讯等生命活动中起到非常重要的作用。近期，中国科学院大连化学物理研究所叶明亮课题组报道了一种酶促细胞表面蛋白质快速标记技术（PECSL），可以实现秒级时间分辨的细胞表面蛋白质选择性高效标记，应用于细胞表面蛋白质组的动态变化分析。相关成果以“Rapid Enzyme-Mediated Biotinylation for Cell Surface Proteome Profiling”为题发表在国际化学权威杂志Analytical Chemistry上（DOI: 10.1021/acs. analchem.0c04970）。
为了实现细胞表面蛋白质的快速选择性标记，作者通过在活细胞体系外源加入活性比较高的辣根过氧化物酶（HRP）以及带有一个比较长的极性聚酰胺连接基团的不透膜探针（BxxP），在H2O2的作用下，HRP催化探针BxxP上的酚羟基氧化形成活性高、寿命短的酚氧自由基，这些自由基迅速与暴露在细胞表面蛋白质上的富电子氨基酸，主要是酪氨酸，发生共价反应。此标记策略可以在短时间内（10 s）实现细胞表面蛋白质的高效标记。结合亲和富集、柱上酶解以及高精度质谱分析，10 s标记反应实现了从4*106个HeLa细胞中共鉴定到922个GO标注的细胞表面蛋白质。最后，作者将发展的PECSL技术与无标记定量蛋白质组学技术结合应用于胰岛素作用后（5 min和2 h）HepG2细胞表面蛋白质组的动态变化分析，成功捕获到32个与胰岛素信号调控相关的蛋白质，包括胰岛素受体、葡萄糖转运囊泡相关蛋白质等。
酶促细胞表面蛋白质快速标记技术示意图
近年来，细胞表面蛋白质组的相关研究成果极大地推动了靶向治疗、免疫治疗、疫苗开发、细胞分选等领域的发展。此工作的开展为细胞表面蛋白质组学研究提供了新的富集策略，有望成为应激条件下细胞表面蛋白质组的动态变化分析的重要工具。
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