推荐一篇发表在Nature Chemistry的文章，本文的通讯作者，一位是来自Scripps研究所的Carroll教授，他们利于通过用合成化学，蛋白质组学的方法解决氧化还原生物学的问题。另一位是来自国家蛋白质科学中心的杨靖教授，他们实验室致力于开发定量和以位点为中心的化学蛋白质组学技术。

      三苯基磷酰亚胺是一种Wittig试剂，它常被用于化学合成中，它具有高度极化的P-C键，所以负碳离子具有很强的亲和性。其中通过吸电子效应或者共振稳定作用，阴离子稳定基团（ASG）可以进一步调节α碳产生稳定的ylides，甚至可以在水相中稳定存在。但是目前该反应还未在生物学研究中得到应用。为了进一步将其应用在生物功能上，作者认为可以利用次磺酰独特的硫的亲电性与之进行反应，从而对这种半胱氨酸上的修饰进行更好的捕获。次磺酸在蛋白质中的pKa大约为6,7。这就保证了无论是在去质子化或质子化的状态下，都可以保持在生理的pH值附近。次磺酰化的作用是在稳定的微环境中作为开关调节细胞内氧化还原的状态，从而调节蛋白质的功能，结构和定位。

      作者首先在ASGs试剂上试验了他们的预想。利用一个二肽次磺酰胺模型，作者对他们的反应活性进行了检测，实验发现，反应速率随着越强的吸电子活性而增强。试验最后发现化合物3,5具有更高的反应速率和产率。针对3,5化合物，作者合成了相应的衍生物并衍生了可以用于点击化学反应的炔基把手，并将其称为WYne probes。WYne被发现具有高出十倍于BTD探针的动力学活性和高出1500倍与Dyn-2的反应速率。实验还同时检测了该探针对谷胱甘肽，谷胱甘肽二硫化物，S-亚硝基谷胱甘肽、半胱氨酸的亚磺酰化修饰以及谷胱甘肽的磺酰化修饰没有交叉反应。并且该试剂与二肽之间的加合物是十分稳定的。但是在使用探针的时候需要避免强还原的环境。

      随后作者将其应用于更大更复杂的生物学样品中，作者首先在GPX3蛋白中进行实验，发现该探针具有较好的特异性。随后作者评估了探针对活细胞中标记内源靶蛋白的能力。实验发现蛋白标记具有时间和剂量的依赖性。此外与之前的探针相比，WYne探针需要更少的浓度以及更小的细胞毒性。总之，实验证明了利用功能化的Wittig试剂可以有效地对全蛋白质组的次磺酰化蛋白进行整体性的分析。

      利用定量化学蛋白质组学的方法，作者发现S-次磺酰化组的位点附近CXXC的特征性氨基酸序列被广泛富集。并且与探针的反应活性和该位点的功能性成正相关。另外Dyn-2和BTD鉴定到的次磺酰化组与WYneN探针鉴定到的具有高度重合性。这些结果都说明了WYneN具有高度的生物相容性，高选择性和高反应性。

       作者最后利用合成的C13标记同位素WYneN探针和标记半胱氨酸的IPM探针，对次磺酰化的修饰率进行了分析。实验发现大部分蛋白的次磺酰化修饰率低于30%，并且同一蛋白上的不同半胱氨酸发生次磺酰化修饰的差距非常大。并且将这个探针应用到观察线粒体中氧化还原变化中。这些工作都在次磺酰化对蛋白质的调控中提供了新的认识。

       本篇文章介绍了一种化学选择性的连接反应，对蛋白中半胱氨酸残基的次磺酰化利用Wittig试剂进行反应。该反应具有高度的选择性和生物相容性。

文章作者：WYK

责任编辑：Guo ZH

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41557-021-00767-2

原文引用：10.1038/s41557-021-00767-2