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RSC Chem. Biol. | 在活细胞中标记金属蛋白质组的新型基于亲和力探针

科络思生物

2024/07/19

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大家好，今天分享一篇发表在RSC chemical biology上的文章，文章题目为“Probing the metalloproteome: an 8mercaptoquinoline motif enriches minichromosome maintenance complex components as significant metalloprotein targets in live cells”，文章通讯作者为都柏林圣三一大学化学学院的Joanna F. McGouran助理教授，她们课题组的主要研究方向为基于活性的蛋白标记、DNA修饰和蛋白、多肽修饰。

基于亲和力的探针（affinity-based probes,AfBP）是检测复杂生物环境中小分子和蛋白质之间相互作用的宝贵工具。金属蛋白是一类具有治疗意义的生物分子，它们结合金属离子作为关键结构或催化结构域的一部分，是引人注目的研究靶标。然而，目前适用于分析金属蛋白质组的化学工具范围有限。本文作者基于前人研究发现的表现出金属酶抑制活性的锌离子结合基团（zinc-binding group，ZBG）8-巯基喹啉（8MQ）设计合成了新型的靶向金属结合蛋白的AfBP，8MQ在先前的研究中表明可以有效抑制JAB1/MPN/Mov34金属酶（JAMM）家族的锌依赖性成员Rpn11，Rpn11是26S蛋白酶体的一部分，抑制Rpn11活性会阻碍26S蛋白酶体的功能，导致冗余蛋白的积累和细胞凋亡的诱导。

该探针的设计思路为：以8MQ为设计基础，先前的构效分析得到的结论是在3位进行衍生不会影响其与蛋白结合，于是作者在3号位衍生了两种光交联基团：双吖丙啶和二苯甲酮，分别得到化合物SMK-24和SMK-22，同时还合成了不带8MQ基团的光交联探针25和作为竞争性对照的化合物20。

之后作者检测了SMK-24与锌离子的结合效果，并检测了SMK-22和SMK-24对Rpn11的酶活抑制效果，发现SMK-24抑制效果与未衍生的化合物20几乎一致。且SMK-24的穿膜性也比SMK-22好，于是后续实验都围绕SMK-24进行。SMK-24在纯蛋白水平可以有效标记Rpn11，在活细胞或者细胞裂解液中也都可以有明显的标记信号。

随后，作者用化合物20和SMK-24进行竞争性质谱实验，数据分析可以发现几种金属蛋白在SMK-24组中有显著富集，其中迷你染色体维护复合体中的多个组分在活细胞实验中都显著富集，微染色体维持复合物是一种锌离子蛋白组装体，具有解旋酶活性。细胞周期分析实验显示，用SMK-24处理的HEK293细胞在G0/G1期出现停滞，与DNA解旋酶复合物失活一致。

综上所述，本文开发了一种可用于活细胞中标记金属结合蛋白的AfBP。

本文作者：LZ

责任编辑：FTY

文章链接：

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/cb/d4cb00053f

原文引用：DOI：10.1039/d4cb00053f