2024年2月29日，中國(guó)科學(xué)院上海藥物研究所黃河團(tuán)隊(duì)和柳紅團(tuán)隊(duì)合作，在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊J Am Chem Soc上發(fā)表了題為“Advancing In-Depth N-Terminomics Detection with a Cleavable 2-Pyridinecarboxyaldehyde Probe”的研究論文。該研究設(shè)計(jì)合成了一種含有吡啶甲醛片段的可斷裂分子探針2PCA-Probe，可實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)N-端的深度富集檢測(cè)。

蛋白質(zhì)水解是一種廣泛存在的翻譯后修飾方式，在多種生物過程中發(fā)揮重要作用。在正常組織中，大多數(shù)蛋白酶的活性受到嚴(yán)格調(diào)控，而在腫瘤組織中蛋白酶則往往被異常激活，并通過介導(dǎo)免疫逃逸、腫瘤細(xì)胞侵襲等多個(gè)途徑促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。蛋白質(zhì)在水解后會(huì)產(chǎn)生新的N-端，因此通過對(duì)蛋白質(zhì)N-端進(jìn)行系統(tǒng)檢測(cè)即可獲得蛋白水解斷裂信息。然而，現(xiàn)有的N-端組學(xué)檢測(cè)方法存在操作復(fù)雜、檢測(cè)深度不高等缺陷，限制了蛋白水解相關(guān)研究的進(jìn)展。

在本項(xiàng)研究中，科研人員發(fā)現(xiàn)吡啶甲醛片段與N-端氨基酸不僅可以選擇性發(fā)生環(huán)化反應(yīng)形成咪唑烷酮結(jié)構(gòu)，還可發(fā)生羥醛縮合反應(yīng)，由此發(fā)現(xiàn)該類標(biāo)記方法生成的新診斷片段。通過該診斷片段信息，可以規(guī)避以前此類探針標(biāo)記時(shí)遇到的限制，即無法標(biāo)記2位氨基酸為脯氨酸的多肽。

利用該方法，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)三對(duì)結(jié)直腸癌組織和癌旁組織的N-端組進(jìn)行了深度富集檢測(cè)，共鑒定到了4686種N端多肽。進(jìn)一步分析顯示，腫瘤組織中的蛋白水解過程相較于癌旁組織更為活躍，并且腫瘤組織中發(fā)生水解的蛋白主要富集在代謝通路和免疫通路，這可能與腫瘤組織的代謝重編程和免疫逃逸過程相關(guān)。該研究建立了一種全新的N-端組深度檢測(cè)方法，為疾病發(fā)病機(jī)制中的蛋白質(zhì)水解過程研究提供了有力的新工具。

上海藥物所黃河課題組博士后宋曉翰（原柳紅課題組博士研究生）和研究助理任雪蓮為該論文的共同第一作者，上海藥物所黃河研究員和柳紅研究員為本文的共同通訊作者。該工作還得到了華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院梅齊副主任醫(yī)師的大力支持。本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委、上海市自然科學(xué)基金和上海市市級(jí)科技重大專項(xiàng)的基金資助。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c02222

2PCA-Probe探針結(jié)構(gòu)及標(biāo)記檢測(cè)流程