分享一篇发表在angew上的文章：Ligand-directed modification of active Matrix Metalloproteases: New activity-based probes with no photolabile group，通讯作者是来自法国原子与替代能源委员会(CEA)下属Frédéric Joliot生命科学中心的Laurent Devel教授，他们课题组的主要研究方向是金属蛋白酶相关的探针和抑制剂开发，以及疫苗免疫原性相关的研究。
基质金属蛋白酶(MMPs)在人类蛋白质组中共有23个成员，这类蛋白的功能传统被认为是降解细胞外基质，但近年来研究发现，MMPs具有更为广泛的底物范围，包括生长因子，炎性因子等，并且近期还有报道部分MMPs能够在细胞核内发挥功能，这些研究都表明MMPs还有更多尚不清楚的功能等待发掘。基于活性的探针(ABPs)利用基于酶活性的反应性探针，能够在复杂蛋白质组样品中对目标酶家族的活性进行表征，由于金属蛋白酶缺乏传统意义上的亲核性残基，以往需要利用光交联策略以实现共价连接，但由于紫外光难以被用于活体中，限制了光交联策略的应用，因此本文作者希望开发一种不需要光交联的共价表征MMPs酶活性的探针。受启发于Hamachi组近期报道的配体导向的化学，结合作者此前发展过的一种MMP-12的选择性抑制剂RXP470.1，他们考察了MMP-12与RXP470.1相互作用的晶体结构，并猜测其中靠近MMP-12上多个亲核性氨基酸残基的P3’部分可能对于抑制剂与蛋白的结合不起关键作用，因此他们将RXP470.1的P3’的谷氨酸衍生上了酰基咪唑和NASA两种离去基团，同时他们在两种离去基团上连接上了Cy3用于对蛋白进行成像，设计的两种探针分别为P1和P2。
经过在纯蛋白水平上的测试，他们发现合成的探针仍能保持与MMP-12在nM水平的结合能力，用10μM探针标记24h后能够标记到接近50%的MMP-12，且探针的标记信号可以有效的被多种MMPs的抑制剂所竞争，说明探针确实是基于MMP-12的活性。将标记后的蛋白进行酶切后用质谱鉴定，他们确定了探针1主要标记的位点是177位的Lys，这也与酰基咪唑的反应性和探针的设计是一致的。为了确定177位Lys的修饰是否对酶的活性有影响，他们分离出了带有修饰的MMP-12，发现标记后的MMP-12仍能保留60%的催化活性。
为了验证探针能从复杂蛋白质组中表征MMP-12的活性，他们将MMP-12加入到细胞裂解液或白蛋白中，并控制比例为0.07%，随后分别用两种探针进行标记后他们发现，探针1能够在多种复杂样本中均高选择性地标记MMP-12，而探针2则具有较高的背景，尤其是在BSA中，作者怀疑是由于NASA的亲电性太强，可能需要通过酰基上的进一步修饰加以改善。
总之，本文作者利用此前报道的抑制剂结构结合配体导向化学，设计了基于活性的MMP-12探针，能够在复杂蛋白质组中对具有活性的MMP-12进行选择性标记。
文章作者：LDY
责任编辑：LYP
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202106117
文章引用：DOI：10.1002/anie.202106117
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