新一代蛋白质亲电探针问世
<font style="font-size: 14px; font-weight: bold;">新一代蛋白质亲电探针问世</font><br/>消息来源：www.lifeomics.com<hr width="98%" size="1"/>
<p> </p><p> <font face="Times New Roman"><strong>研究人员最新开发的亲电探针将成为大量蛋白质活性表达谱（activity-based protein profiling, ABPP）研究的有力武器。</strong></font></p><p> </p><p><font face="Times New Roman"><br/><br/>
蛋白酶活性研究是一项极具挑战性的工作。在对酶的底物或产物一无所知的前提下，研究应该从何处着手？这是在一个大的蛋白家族中研究蛋白酶活性的科研人员最
为头疼的一个问题。因为很难为这一群具有同源性的蛋白酶中每一个成员都找到特异性抑制物，而这是研究继续开展的一个重要先决条件。</font></p><p> </p><p><font face="Times New Roman"><br/><br/>
来自美国Scripps研究所（Scripps Research Institute）的Ben
Cravatt所领导的研究小组在世界上率先开展了蛋白质活性表达谱（activity-based protein profiling,
ABPP)绘制工作，该工作的完成将对蛋白酶作用底物的寻找起到巨大的推动作用。研究人员开发出了一种全新的亲电子探针/光反应性探针，该探针能够与蛋白
酶的保守共价位点相结合。再通过亲和富集、液相色谱-质谱联用分析（chromatography-tandem mass
spectrometry,
LC-MS/MS）过程，研究人员能够从多个具有相似结构的同源蛋白中分离得到某一特定的活性蛋白。得到该蛋白酶之后，只需要对大量的化合物进行逐一筛
选，就能获得特异且有效的蛋白酶抑制物。这种新方法既不需要进行蛋白质纯化，也不需要知道该蛋白酶的底物，同时还省略了许多检测步骤。</font></p><p> </p><p><font face="Times New Roman"><br/><br/>
目前大部分的ABPP研究都将精力集中在蛋白酶的研究上，但是受到翻译后机制调控的蛋白质也是一个十分有价值的研究对象。“生命科学领域这一明显发展滞后
的部分目前正被蛋白活性表达谱研究所关注。Cravatt解释说，但是这只是因为“以前只有那些已经知晓小分子结构骨架或能够进行亲和标记的蛋白酶才能成
为我们的研究对象。”</font></p><p> </p><p><font face="Times New Roman"><br/><br/> 以往对ABPP研究的一个关键限制因素是我们只知道少数几种酶的不可逆抑制物。现有的可逆抑制物在连接上一个能够被紫外光激活的光反应性基团后就可以作为ABPP探针使用，但是这种探针只能细胞培养体系中使用。</font></p><p> </p><p><font face="Times New Roman"><br/><br/>
为了突破ABPP研究的这一瓶颈，Cravatt等人开始尝试使用碳元素亲电试剂作为标记探针，并在小鼠组织的蛋白质组中研究了其对蛋白质的标记能力。通
过该项研究，Cravatt等人新发现了两种半胱氨酸特异性亲电试剂，除此之外，研究人员还发现了一种能够标记天门冬氨酸、谷氨酸、组胺酸及酪氨酸等多种
氨基酸残基的苯磺酸酯类化合物。</font></p><p> </p><p><font face="Times New Roman"><br/><br/>
Cravatt等人在对被标记的氨基酸作进一步研究分析后发现，这些被碳元素亲电探针所标记的氨基酸都是对蛋白酶的催化活性起着关键作用的氨基酸。例如，
半胱氨酸特异探针会与一些代谢酶的底物结合域结合，而苯磺酸酯探针则能标记双特异性酪氨酸磷酸化调节激酶1A（dual-specificity
tyrosine phosphorylation-regulated kinase 1A）中的一个关键调节性酪氨酸。</font></p><p> </p><p><font face="Times New Roman"><br/><br/> 因此，只要蛋白酶的活性位点或底物结合口袋区域具有亲质子残基，那么该蛋白酶就可以用于ABPP研究。</font></p><p> </p><p><font face="Times New Roman"><br/><br/>
但是，为感兴趣的蛋白酶设计一个完美的酶活性导向探针（activity-directed
probe）并非易事。“目前的任务是确定使用何种亲电－亲质子对，这还处于ABPP研究早期阶段，完成的难度不大，”Cravatt说，“接下来的任务
是提高这些探针对不同蛋白酶的标记特异性，使其能够恰好埋入酶与底物特异结合的区域。”</font></p><p> </p><p><font face="Times New Roman"><br/><br/>
亲电探针的应用价值还不止如此，因为研究人员发现它们与非酶类蛋白质也具有结合能力。Cravatt研究小组的研究人员发现一种碳元素亲电探针能够标记细
胞内3氯离子通道蛋白中的一个保守半胱氨酸，这一全新发现表明ABPP今后可能成为离子通道研究的又一重要武器。</font></p><p> </p><p><font face="Times New Roman"><br/><br/> 我们对生命的已知远远少于未知，人类还对成千上万的蛋白质一无所知。所以，Cravatt等人下一步工作目标是为这些未知的蛋白设计ABPP探针，进而对这些蛋白的结构和功能作进一步的探索。</font></p><p> </p><p><font face="Times New Roman"><br/><br/>
是不是已经迫不及待地想亲身体验一下这项小分子技术？“今后在天然系统中鉴定蛋白酶靶标首先要完成的任务很可能是联合应用ABPP及小分子筛选技术，”
Cravatt说。通过埋藏在蛋白酶－底物结合口袋中的ABPP探针，靶标在活细胞中被标记，进而便可以通过LC-MS/MS过程完成靶蛋白的富集和鉴
定。这一技术的问世确实值得化学生物学家欢呼雀跃。</font></p><p> </p><p><font face="Times New Roman"><br/>原文检索：<a href="http://www.nature.com/">www.nature.com</a></font></p><p> </p><p><font face="Times New Roman"><br/>知易行难/编译</font></p><p> </p><font face="Times New Roman"><br/><br/>关键词：蛋白质活性表达谱 双特异性酪氨酸磷酸化调节激酶1A 活性导向探针<br/>Key words：ABPP dual-specificity tyrosine phosphorylation-regulated kinase 1A activity-directed probe</font>
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