推薦一篇發(fā)表在Nature Chemistry上的文章，Single-electron transfer between sulfonium and tryptophan enables site-selective photo crosslinking of methyllysine reader proteins，文章的通訊作者是來(lái)自西湖大學(xué)的吳明軒教授。吳教授主要從事翻譯后修飾表征、蛋白半合成和小分子探針開(kāi)發(fā)方向的研究。
甲基賴(lài)氨酸作為組蛋白上重要的翻譯后修飾，基本上不改變組蛋白上賴(lài)氨酸殘基的電性，因此被認(rèn)為主要通過(guò)招募對(duì)應(yīng)的識(shí)別蛋白實(shí)現(xiàn)其調(diào)控功能。已發(fā)現(xiàn)的甲基賴(lài)氨酸識(shí)別結(jié)構(gòu)域均具有相似的活性中心，通過(guò)含色氨酸的芳香籠與甲基賴(lài)氨酸結(jié)合。賴(lài)氨酸甲基化失調(diào)可能導(dǎo)致癌癥，針對(duì)甲基賴(lài)氨酸識(shí)別蛋白的抑制劑開(kāi)發(fā)具有極大的醫(yī)療潛力?，F(xiàn)有的蛋白組學(xué)研究表明，生命體內(nèi)仍存在大量未被發(fā)現(xiàn)的甲基賴(lài)氨酸識(shí)別蛋白。因此，開(kāi)發(fā)針對(duì)甲基賴(lài)氨酸修飾識(shí)別蛋白的高選擇性探針，對(duì)發(fā)現(xiàn)新的甲基賴(lài)氨酸識(shí)別蛋白具有重要意義。
本文作者開(kāi)發(fā)了一種基于硫鎓離子的探針，通過(guò)光激發(fā)的單電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)甲基賴(lài)氨酸識(shí)別蛋白的特異性標(biāo)記。作者認(rèn)為，硫鎓離子具有和甲基賴(lài)氨素相似的電性和大小，因此有可能作為甲基賴(lài)氨酸的類(lèi)似物與對(duì)應(yīng)的識(shí)別蛋白相結(jié)合,并且可以通過(guò)光激活的單電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)鄰近色氨酸的交聯(lián)。他們首先合成了正亮氨酸-ε-二甲基硫鎓(NleS+me2)，并基于組蛋白H3K9序列構(gòu)建了含有NleS+me2的短肽peptide-5，并檢測(cè)了該多肽和對(duì)應(yīng)的H3K9賴(lài)氨酸甲基化識(shí)別蛋白CBX1的結(jié)合能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，peptide-5和對(duì)應(yīng)的含甲基賴(lài)氨酸殘基的多肽對(duì)CBX1具有相似的結(jié)合能力。他們隨后利用光激活的單電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)成功實(shí)現(xiàn)對(duì)CBX1上色氨酸的標(biāo)記并且對(duì)該反應(yīng)的特異性進(jìn)行了表征。他們發(fā)現(xiàn)NleS+me2-多肽的標(biāo)記高度依賴(lài)于組蛋白序列和識(shí)別蛋白的結(jié)合，對(duì)不能結(jié)合的賴(lài)氨酸甲基化識(shí)別蛋白幾乎不會(huì)產(chǎn)生標(biāo)記信號(hào)。
在單蛋白水平上取得了良好的效果后，他們嘗試將該方法應(yīng)用于活細(xì)胞體系之中來(lái)發(fā)現(xiàn)新的賴(lài)氨酸甲基化識(shí)別蛋白。他們基于組蛋白H3K4合成了含脫硫生物素的NleS+me2多肽探針，通過(guò)與對(duì)應(yīng)的賴(lài)氨酸甲基化多肽進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)性標(biāo)記，利用自下而上的蛋白質(zhì)組學(xué)方法鑒定到了一系列H3K4賴(lài)氨酸甲基化識(shí)別蛋白并確定了對(duì)應(yīng)的活性色氨酸位點(diǎn)。他們發(fā)現(xiàn)BRWD3這一新型賴(lài)氨酸甲基化識(shí)別蛋白并通過(guò)點(diǎn)突變等方法驗(yàn)證了結(jié)果的可靠性。最后，他們還將基于硫鎓的單電子轉(zhuǎn)移光交聯(lián)反應(yīng)應(yīng)用到了其他烷基胺結(jié)合蛋白的鑒定之中。綜上，本文作者開(kāi)發(fā)了基于硫鎓的單電子轉(zhuǎn)移光交聯(lián)反應(yīng)用于組蛋白賴(lài)氨酸甲基化識(shí)別蛋白的鑒定之中，為新甲基賴(lài)氨酸修飾識(shí)別蛋白的開(kāi)發(fā)提供了新工具。原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41557-024-01577-y文章引用：10.1038/s41557-024-01577-y
