分享一篇发表在JACS上的文章，文章题目是“Selective, Modular Probes for Thioredoxins Enabled by Rational Tuning of a Unique Disulfide Structure Motif”，本文的通讯作者是来自慕尼黑大学药学系的Oliver Thorn-Seshold博士，他们课题组的研究方向主要是通过化学生物学来开发用于研究和转化治疗的靶向试剂。
二硫醇和二硫化物互变的反应对于细胞代谢、应激反应、蛋白质调控等诸多生物过程非常重要，其中硫氧还蛋白（Trx）-硫氧还蛋白还原酶（TrxR）和谷氧还蛋白（Grx）-谷胱甘肽（GSH）-谷胱甘肽还原酶（GR）两个系统尤为重要。这些系统由具有催化活性的酶（GR 和 TrxR 同工酶）驱动，通过效应蛋白（Trx 和 Grx 的同工酶）将NADPH 的还原当量传递到广泛的二硫醇/二硫键型反应中。用于检测这类氧化还原生物学最好的探针是用于氧化还原活性蛋白或小分子氧化还原平衡的基因工程比率荧光传感器，但是目前仍缺乏原位检测或响应这些氧化还原蛋白turnover动态的技术，极大地限制了对氧化还原生物学的理解。基于二硫化物触发cargo的小分子探针是蛋白质传感器的潜在替代方法，并且可能与氧化还原酶具有化学相容性。理想情况下，该探针在氧化状态下失活，发生不可逆还原时激活而产生信号。在硫醇氧化还原环境中，触发-cargo可以在还原时释放一系列cargo，包括苯酚和苯胺型荧光团和药物。为了使此类设计具有选择性，探针必须仅在与目标酶反应后才开启第一个不可逆步骤。
作者分析了线性二硫化物和环状二硫化物的可行性，由于线性二硫化物与硫醇的反应不可逆，因此不具有硫醇和二硫键的选择性，而环状二硫化物的结构只有与具有二硫醇结构的酶反应后，才能够稳定的形成化合物C，从而释放荧光团，因此A在动力学和热力学上比较适合作为探针触发物的起点。接下来，作者设计了8种不同的氧化还原引发剂（包括线性和环状二硫键），用以比较还原剂选择性和cargo释放率，又基于苯酚和苯胺荧光团的优缺点和氨基甲酸酯的稳定性，选用了二级氨基甲酸酯苯酚荧光团。之后作者对这些探针进行了热力学和动力学分析和检测，发现双环的环状二硫化物具有最低的氧化还原电位，并且只有环状 六元二硫化物可抵抗 GSH 还原，由邻位二硫醇触发荧光。之后作者分析了探针对邻二硫醇/二硫键型蛋白质的还原，重点研究了 TrxR /Trx 和 GR/GSH/Grx 系统相关蛋白，证明这种探针对Trx具有选择性。
总而言之，本文开发了首个对单硫醇稳定的高选择性二硫化物探针，能够特异性检测硫氧还蛋白。
本文作者：Cheny
责任编辑：WQW
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.1c03234
文章引用：DOI：10.1021/jacs.1c03234
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