J. Am. Chem. Soc. | 利用化学蛋白质组学发现状态依赖性和蛋白质存在形式选择性的Caspase-2抑制剂

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介绍一篇发表在JACS上的文章,题目为“Chemoproteomics Identifies State-Dependent and Proteoform-Selective Caspase‑2 Inhibitors”,通讯作者是来自UCLAKeriann M. Backus助理教授,课题组的主要研究方向是化学蛋白质组学和化学生物学。

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Caspase家族蛋白在调节凋亡、炎症、细胞分化和增殖等方面具有重要作用。小分子探针是调节Caspase活性的有力工具,然而,由于12种人源的Caspase在序列和结构上具有较高的同源性,实现小分子抑制剂的选择性是一个巨大的挑战。Caspase-2一般被认为属于起始Caspase,但也能够切割某些效应Caspase的底物,且能够被Caspase-3切割。Caspase-2在细胞凋亡、肿瘤增殖、细胞周期、神经退行性疾病等方面都具有一定的调控功能,因此,作者希望开发特异性靶向Caspase-2的抑制剂。
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首先,作者使用IA-alkyne探针,通过isoTOP-ABPP策略对细胞内Caspase的Cys反应性进行定量,并发现Caspase-2的C370表现出最高的反应活性,这一活性在被诱导凋亡的细胞中仍然保持。催化中心的C320在所有人源Caspase中保守,而C370只在Caspase-2中存在。之后,作者测试了一系列亲电性探针对CASP2C370C320的选择性标记情况,其中炔丙基酰胺衍生物3表现出了对于C370的特异性标记。酶活实验也显示,化合物3能够使proCASP2的活性下降,而对于activeCASP2的活性没有明显影响。此外,化合物3并不能标记CASP810,仅能部分抑制CASP8的催化活性。进一步的构效关系的分析显示,化合物3的类似物9-12均没有表现出标记CASP810的信号,其中9-11表现出了特异性标记CASP2C370的能力。
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作者也测试了CASP2存在形式对不同化合物标记C370的能力的影响。大多数起始Caspase以非活性的单体形式存在,而CASP2的原酶为单体和二聚体的混合物。作者利用尺寸排阻色谱对重组CASP2进行分离,发现重组CASP2中的确同时存在单体和二聚体,且化合物3对于单体形式的proCASP2具有选择性的标记。
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CASP2的单体-二聚体平衡可能对蛋白质浓度敏感,因此,作者在细胞环境中测试了上述筛选到的抑制剂的功能是否能够保持。与IA-alkyne的竞争性isoTOP-ABPP结果显示,化合物9仍能够保持对CASP2的C370的较高选择性标记。作者也通过Pull down实验证实化合物3和9选择性标记全长CASP2,而对于CASP2被部分切割的p32形式,则不能被两种化合物标记到,进一步证实化合物3和9对于全长CASP2的选择性标记。
总之,作者利用化学蛋白质组学技术发现了Caspase-2中的一种可被配位、非催化、近活性位点的半胱氨酸C370。
本文作者:YAQ
责任编辑:ZJ
原文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c12240
文章引用:https://doi.org/10.1021/jacs.3c12240

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