分享一篇发表在Chemical Science上的文章，文章题目为“A pyridinium-based strategy for lysine-selective protein modification and chemoproteomic profiling in live cells”，文章通讯作者为北京大学深圳研究生院化学生物学与生物技术学院的李子刚研究员、深圳湾实验室坪山生物医药研发转化中心的尹丰研究员和Rui Wang，李子刚老师课题组研究领域主要包括稳定多肽二级结构的方法学研究、治疗性靶点研究、微生物毒力及抗感染治疗研究和多肽自组装材料研究等。
在天然且复杂的条件下对蛋白进行位点选择性的修饰对生物和药理研究都十分有帮助，但是由于化学方法的高毒性、低摄取等固有限制以及细胞内微环境的复杂性，很少有化学方法适用于活细胞内蛋白质组的标记。赖氨酸占人类蛋白质组的 5.7%，通常存在于蛋白质表面，并且在生理 pH 值下是一种弱亲核试剂，这些特性使其成为 CovPDB 数据库中第三大最受欢迎的靶标。尽管它有很大的前景，但只有一种 FDA 批准的药物靶向赖氨酸位点。因此，生成更广泛的赖氨酸靶向工具箱对当前的药物开发十分有帮助。近年来的研究也开发出了许多针对赖氨酸标记的探针，但是目前没有一个可以在活细胞中进行蛋白质的标记。本文作者开发了一个可用于活细胞中蛋白质组标记的针对赖氨酸的活性探针。受到Mukaiyama反应（用羧酸和2-卤代吡啶与胺基化合物或者醇反应生成酰胺和酯）的启发，作者先用Mukaiyama试剂测试了羧酸的直接芳香族亲核取代（SNAr）反应，但得到了复杂且难以分离的混合物，于是作者用4-吡啶醇酯的甲基化以较高的反应效率得到了吡啶盐，该产物的水溶性很好，且在不同的溶液中几乎不水解。之后作者检测了化合物1b和1c的酰胺化反应，发现吡啶盐活性酯化合物1b和1c的反应速率一样且比吡啶醇酯和NHS活化酯快。之后作者给化合物1b和1c上进行了炔基衍生，得到探针kp1和kp2，将它们与模型肽反应，发现它们均可以在1h之后以99%的转化率修饰模型肽，但是由于kp1的碘阴离子具有一定的还原性，所以用kp2进行后续实验。kp2在后续的各种模型肽和模型蛋白中均可以以较高的效率修饰在赖氨酸上。之后，作者用MCF7细胞的裂解液进行了标记，并进行质谱实验，发现探针主要修饰在赖氨酸上（67.9%），在酪氨酸（9.5%）和丝氨酸（8.3%）上也会发生修饰，之后的TOP-ABPP实验则定量到了250个蛋白上的350个高活性赖氨酸。最后，作者检测了kp2在活细胞中的生物相容性，kp2在500uM对细胞也几乎没有毒性，在培养基中加入kp2孵育之后，作者click了荧光基团，用荧光显微镜成像，发现kp2部分分布在线粒体中，最后作者在活细胞上进行了标记并进行质谱实验，共鉴定到248个蛋白上的386个活性赖氨酸，其中有43个蛋白分布在线粒体中。综上所述，作者开发了一个对赖氨酸选择性标记的活性探针，该探针具有较低的细胞毒性，水溶性好，可用于活细胞标记。原文链接：
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/sc/d3sc05766f
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