本周推荐一篇发表在Chemical Science上的文章：A Paal-Knorr agent for chemoproteomic profiling of targets of isoketals in cells，通讯作者是来自国家蛋白质科学中心的杨靖教授，他们实验室致力于化学蛋白组学和细胞氧化还原生物学方向的研究。
Paal-Knorr反应是一种经典的用于一步合成吡咯的反应，该反应可以在温和的条件下发生γ-二羰基化合物和伯胺的缩合进而快速脱水生成产物。近些年来研究发现Paal-Knorr反应的前体化合物——γ-二羰基化合物广泛存在于内源代谢产物和活性天然产物中，其中异缩酮是一种由脂质过氧化产生的脂源性亲电小分子，这类小分子在细胞氧化还原调节，炎症反应以及铁死亡中发挥重要作用。异缩酮可以和蛋白质中的赖氨酸发生Paal-Knorr反应生成吡咯环，进一步可以被氧化形成内酰胺和羟基内酰胺，这种不可逆的修饰可以调控核小体复合物的形成，高密度脂蛋白的功能，线粒体呼吸链以及钙稳态。此外，异缩酮和蛋白偶联物水平的升高在动脉粥样硬化，阿尔兹海默症和高血压等多种疾病中发生。为了对异缩酮在细胞内发挥的作用进行深入研究，作者首先设计合成了一个异缩酮探针（ONAyne），利用探针处理活细胞和细胞裂解液，结合定量化学蛋白质组学策略和开放搜索工具（pChem）对ONAyne的结合形式和作用靶点进行分析。作者发现在处理活细胞时，除了已知的吡咯及其氧化产物外，大部分的加成产物吡咯会和细胞内的甲醛发生亲核加成以及进一步脱水氧化。而由于预先过滤代谢物的细胞裂解液中，大量的甲醛小分子已经被清除，所以标记主要以吡咯和氧化产物为主。作者后续对ONAyne的反应活性进行评估，由于之前主要应用于靶向赖氨酸的活性探针STP是通过取代反应实现氨基酸的标记，与异缩酮具有明显差异，所以后续作者对两种探针靶向的活性赖氨酸组进行了比较，发现异缩酮探针标记能力不如STP探针，但反应动力学更快。最后作者利用ONAyne对活性代谢物前列腺素E2和D2的靶点进行检测，由于两种化合物也含有γ-二羰基结构，作者结合竞争性的化学蛋白质组学策略以及ONAyne，对于前列腺素在Raw264.7细胞中的作用靶点进行检测。作者发现前列腺素可以靶向苹果酸脱氢酶中的一系列赖氨酸（K157,K239,K301,K329)，且前列腺素可以降低酶的活性，由于这些位点与活性位点距离较远，前列腺素可能是通过别构调节从而实现苹果酸脱氢酶的抑制。此外，作者发现前列腺素可以结合组蛋白H2B的第五位赖氨酸，该位点上的乙酰化修饰对于滋养层肝细胞的干性和上皮-间质转化功能非常重要，作者发现随着处理细胞的前列腺素浓度的提高，乙酰化水平逐渐降低，所以前列腺素的修饰可能会影响巨噬细胞的生理功能。
总之，本篇文章作者设计合成了一种异缩酮探针ONAyn对于γ-二羰基类化合物在细胞中的结合形式和反应活性进行分析，并进一步利用探针对类激素脂质化合物前列腺素E2和D2在巨噬细胞中的作用靶点进行检测，为后续具有生物活性的γ-二羰基类化合物的靶点鉴定提供了有力工具。
本文作者：YF
责任编辑：KLH
文章链接：
https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2021/sc/d1sc02230j
文章引用：DOI: 10.1039/D1SC02230J
