大家分享一篇JACS上的文章，题目是“Donor−Acceptor Pyridinium Salts for Photo-Induced Electron-Transfer-Driven Modification of Tryptophan in Peptides, Proteins, and Proteomes Using Visible Light”，本文的通讯作者是来自怀俄明大学化学系的Michael T. Taylor教授，他们课题组的主要研究方向是有机合成化学和生物分子标记。
色氨酸 (Trp) 在蛋白质生物化学中发挥着多种关键功能，然而，由于其低天然丰度以及较差的亲核性，设计在色氨酸上进行单蛋白生物偶联以及原位化学蛋白质组学分析的方法仍然是一个挑战。目前研究人员也开发了众多色氨酸的标记方法，包括利用亚磺酰氯、金属碳烯、氮氧化物、过渡金属、2-硝基苯硫酰氯和丙二醛等进行标记。这些方法大多需要蛋白质的预变性和酸性条件下进行标记或使用非选择性化学物质，从而导致这些探针不适用于复杂环境中。本文介绍了一种适用于色氨酸共价修饰的方法，该方法利用光诱导电子转移 (PET) 作为驱动反应性的手段，利用联芳基 N-氨基甲酰基吡啶鎓盐，通过可见光进行光触发，实现色氨酸选择性标记。
作者课题组之前报道了一种选择性色氨酸修饰的方法，该方法利用了 N-氨基甲酰基吡啶盐（探针1）在302nm照射下通过自由基断裂/重组过程将PET与Trp选择性偶联。基于这种骨架的光稳定性和热稳定性，以及它与纯水环境和生物抗氧化剂如谷胱甘肽 (GSH) 的相容性，作者认为这种骨架可能适用于化学蛋白质组学分析，首先要解决的问题是避免UV光造成的蛋白破坏及细胞损伤，作者基于前期研究中试剂与波长的相关性，希望通过增加π共轭实现可见光的激活，于是在阳离子吡啶鎓部分的4位上引入富含电子的6-甲氧基萘环设计了探针2。这种结构在两个芳基环之间产生了供体-受体关系，既能缓和探针2的光氧化电位，又能将模型探针2a的吸光度红移至450 nm以上，进而能够用简单的利用蓝紫色和蓝色 LED进行光激活。作者在溶菌酶中进行了标记转化率的测试，发现能够实现大于95%的有效标记，并且保持了Trp特异性，并且相比于探针1，标记浓度和蛋白浓度可以降低一个数量级。之后，作者将该探针在不同多肽和蛋白上对标记效果进行测试，包括硫氧还蛋白、β2-微球蛋白 (B2M)、胰凝乳蛋白酶原 A和牛碳酸酐酶II（CAⅡ）等，除了含有7个Trp的CAⅡ，其他蛋白中均能够实现90%左右的标记率。接下来作者在探针中分别引入功能基团如生物素、脱硫生物素和叠氮基团，验证标记效率，并且将生物素化探针和叠氮化探针分别在细胞裂解液和活细胞层面进行了应用展示。
总而言之，本文开发了一种可见光激活的光诱导电子转移驱动的色氨酸共价修饰方法，能够实现蛋白质组和活细胞层面上的色氨酸选择性标记。
本文作者：Cheny
责任编辑：LDY
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.1c10536
文章引用：DOI：10.1021/jacs.1c10536
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