分享一篇发表在Biochemistry上的文章“OPA-Based Bifunctional Linker for Protein Labeling and Profiling”。通讯作者是香港大学的李学臣教授，研究方向主要有：生物大分子合成方法的发展、天然产物的药物化学、大分子及其PTMs的功能定义。

课题组网站：https://www.chemistry.hku.hk/staff/xcli/XCLiGroup/index.html

李学臣

以精确的时间和空间分辨率研究蛋白质的特定作用和各种翻译后修饰(PTMs)是非常重要的。蛋白质化学标记是一种有效的策略，以锚定“可读的”官能团在天然蛋白质上。这些官能团将赋予它们新功能以区别于复杂的生物体系或用于药物开发的新特性。

巯基的独特化学特性使半胱氨酸残基成为生成蛋白质生物偶联物的良好标记位点。然而，天然蛋白中的低丰度限制了其应用。赖氨酸残基就丰富得多（约5.9%），在生理条件下的典型pKa值为~ 10.4，使其成为进行人工化学修饰的理想位点。目前，有几种常用的赖氨酸靶向标记剂用于共价蛋白修饰，此外一些双功能试剂也被开发和商业化，然而，这些试剂的稳定性、标记效率和化学选择性还有待提高。

之前，作者发现邻苯二甲醛（OPA）及其衍生物可以在生理条件下与氨基（包括赖氨酸侧链中的胺和蛋白质的N端）快速发生化学选择性反应。因此，作者设计一系列基于OPA的赖氨酸靶向双功能探针，通过简单地将官能团替换(如荧光团、亲和基团、药物)，可以扩展到蛋白质化学修饰和赖氨酸反应性分析的通用工具。

蛋白质化学修饰通常导致蛋白质溶解度降低和蛋白质聚集增加。为了解决这种问题并获得理想的基于OPA的双重正交linker，作者设计并合成了三种不同的linkages(O, CH2, NH)的探针。

比较这些探针对重组蛋白标记的有效性，发现增加OPA-CH2−炔烃或OPA – O-炔烃的当量可诱导蛋白聚集，而OPA - NH -炔烃产生了最佳的蛋白溶解度。

因此，在接下来的应用中，OPA - NH -炔烃被选为最佳探针。评估了标记含有6个赖氨酸残基的溶菌酶C和含有11个赖氨酸残基的核糖核酸酶的效率和可行性。荧光凝胶扫描显示均成功标记。实验表明其可以定量、快速地标记重组蛋白，并且对蛋白质聚集的影响很小，可用于赖氨酸反应性分析。

NHS酯已被广泛用于赖氨酸与其他官能团的偶联。然而，其有水解倾向、标记速度慢、化学选择性差等问题限制了应用。由于OPA-NH-炔烃可以用于整个蛋白质组标记，接下来比较了基于OPA和NHS的标记试剂在整个蛋白质组标记中的作用。对标记蛋白进行LC−MS/MS鉴定分析表明，OPA探针比NHS探针标记的蛋白质多。此外，二者具有一些不同的蛋白质标记偏好，表明OPA可以作为供选择的赖氨酸标记剂。

综上所述，作者开发了一种有效的基于OPA的双功能试剂(OPA-NH-炔)用于赖氨酸导向的双正交偶联，它适用于同时进行蛋白质化学标记以产生多种生物分子偶联物。通过简单地调节功能基团，有望在天然蛋白化学标记，赖氨酸反应性分析和药物开发中得到广泛应用。

文章链接：

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.biochem.9b00787

文章引用：doi.org/10.1021/acs.biochem.9b00787