蛋白质生物分子对二嗪类化合物的标记偏好研究

作者：张馨予

本期文章：《美国化学会志》：Online/在线发表

近日，美国哈佛大学Christina M. Woo教授及其课题组研究了二嗪类与蛋白质生物分子的标记偏好。该项研究成果发表在2021年4月20日出版的《美国化学会杂志》上。

在本文中，研究团队报告了烷基和芳基二叠氮基与单个氨基酸、单个蛋白质以及在整个细胞蛋白质组中的标记偏好的系统评价。研究组发现，烷基二嗪以pH依赖的方式优先标记酸性氨基酸，这是反应性烷基重氮中间体的特征，而芳基-氟二嗪的标记模式主要通过卡宾中间体反应。

通过对32种烷基二嗪探针的研究，该课题组研究人员使用这种反应性剖面来解释为什么烷基二嗪探针优先富集高酸性蛋白或嵌入膜的蛋白，以及为什么带有净正电荷的探针在细胞和体外容易产生更高的标记率。这些结果表明，烷基二嗪类化合物是一种非常有效的膜蛋白质组研究方法，将有助于设计和解释用二嗪类化合物进行的生物分子标记实验。

研究人员表示，二嗪类化合物被广泛应用于光亲和标记(PAL)中，以捕获与生物分子的非共价相互作用。然而，由于缺乏对二嗪与蛋白质生物分子反应性的分子水平理解，PAL实验的设计和解释是具有挑战性的。

附：英文原文

Title: Labeling Preferences of Diazirines with Protein Biomolecules

Author: Alexander V. West, Giovanni Muncipinto, Hung-Yi Wu, Andrew C. Huang, Matthew T. Labenski, Lyn H. Jones, Christina M. Woo

Issue&Volume: April 20, 2021

Abstract: Diazirines are widely used in photoaffinity labeling (PAL) to trap noncovalent interactions with biomolecules. However, design and interpretation of PAL experiments is challenging without a molecular understanding of the reactivity of diazirines with protein biomolecules. Herein, we report a systematic evaluation of the labeling preferences of alkyl and aryl diazirines with individual amino acids, single proteins, and in the whole cell proteome. We find that alkyl diazirines exhibit preferential labeling of acidic amino acids in a pH-dependent manner that is characteristic of a reactive alkyl diazo intermediate, while the aryl-fluorodiazirine labeling pattern reflects reaction primarily through a carbene intermediate. From a survey of 32 alkyl diazirine probes, we use this reactivity profile to rationalize why alkyl diazirine probes preferentially enrich highly acidic proteins or those embedded in membranes and why probes with a net positive charge tend to produce higher labeling yields in cells and in vitro. These results indicate that alkyl diazirines are an especially effective chemistry for surveying the membrane proteome and will facilitate design and interpretation of biomolecular labeling experiments with diazirines.

DOI: 10.1021/jacs.1c02509

Source: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c02509

期刊信息

JACS：《美国化学会志》，创刊于1879年。隶属于美国化学会，最新IF：14.612
官方网址：https://pubs.acs.org/journal/jacsat
投稿链接：https://acsparagonplus.acs.org/psweb/loginForm?code=1000