巯基的独特化学特性使高亲核性的半胱氨酸残基（Cys）成为生成蛋白修饰的理想位点，可通过多种氧化还原修饰机制（如亚硫酸化、谷胱甘肽化等）可逆地改变蛋白质的结构和功能，参与多种重要的生物学过程。但是在活细胞水平实现半胱氨酸活性蛋白组的标记分析仍是一个挑战。近日，Analytical Chemistry 在线发表了北京大学深圳研究生院化学生物学与生物技术学院、深圳湾实验室坪山生物医药研发转化中心李子刚教授课题组与香港城市大学生物医学系的张亮教授课题组的研究论文，基于该团队锍盐的研究基础设计得到了一种全新的炔丙基锍盐探针（C-Sul），活细胞环境下标记分析半胱氨酸活性蛋白组。随着越来越多新颖且高效的半胱氨酸修饰策略的陆续报道，相关领域也逐渐成为各位科学家们竞相研究的重点和工具。碘乙酰胺（iodoacetamide，IA）是首个Cys烷基化修饰的试剂，早在1935年，就用于修饰角蛋白Cys的研究中。考虑到不同位置半胱氨酸具有不同反应活性，发展新一代半胱氨酸探针是非常必要的。特别是活细胞的标记分析，可以最大程度保留内源蛋白的时空动态结构，揭示蛋白复杂的生理功能和蛋白-底物的相互作用，为相关疾病的治疗提供理论基础。
锍盐（sulfonium）是生物体内普遍存在的活性官能团，是带一个正电荷的正四价硫（S）化合物，通式为R3S+X-，在有机合成中容易制备并且具有诸多活性。本文利用炔丙基锍盐设计的探针（C-Sul）具有良好的水溶性、易得性、低毒性（远远低于传统碘乙酰胺IA探针）等特点，进行了细胞内源蛋白的化学修饰成像和显色。
作者尝试了用C-Sul探针在活细胞内标记和分析内源蛋白半胱氨酸蛋白组，得到了3822个蛋白，其中，与同浓度IA探针标记蛋白组共享3150个蛋白，为活细胞内源蛋白组的活性半胱氨酸蛋白组研究提供了一类新颖的探针工具。
这一工作展示了新的活细胞半胱氨酸标记试剂，对绝大多数生物体的活体中性生理环境有着极好的兼容性。作者结合了之前的工作（Chem. Sci., 2018, 9, 3227-3232），多肽序列i，i+4位两个甲硫氨酸残基进行双烃基化形成双锍盐中心形成稳定多肽，推测锍盐活性小分子在多肽/蛋白修饰中有一定活性。随后发现锍盐小分子可以生理条件下修饰半胱氨酸残基（J. Org. Chem., 2020, 85, 1698-1705）。另外，在极碱性条件下，正电性炔丙基锍盐活化羧酸/硫代羧酸发生亲电加成得到阳离子锍盐活性酯可以有效地选择性修饰多肽或蛋白（Org. Lett., 2022, 24, 581-586），乙炔基锍盐和叠氮化合物在没有催化剂的条件下可以实现完成[3+2]环加成反应（Org. Lett., 2022, 24, 1448-1453）。因此，该工作为活细胞生理环境下进行半胱氨酸活性多肽/蛋白组的标记分析提供了新工具。该工作由深圳湾实验室坪山生物医药研发转化中心的王蕊博士和仲恺农业工程学院的杨冬燕博士作为共同第一作者合作完成。
目前评论：