四价铂前药在癌细胞内的还原活化是其发挥抗癌作用的核心步骤，阐明这一过程对肿瘤治疗具有重要意义。传统理论认为，小分子物质如抗坏血酸、谷胱甘肽等是还原四价铂前药的关键介质。然而，细胞裂解液实验显示，高分子量组分在四价铂前药的还原中过程起到了更重要的作用。尽管通过荧光探针追踪和同位素标记等技术已将四价铂前药的还原研究推进到细胞层面，但活细胞内主导这一过程的关键组分仍未明确。

近日，香港城市大学朱光宇教授团队通过创新性设计将荧光素共价修饰于四价铂前药轴向位点，构建“荧光素铂”（Pt-Luc）探针，首次实现活细胞内四价铂前药还原过程的实时监测，并揭示其关键还原组分及激活机制。

作者发现特异性抑制胱氨酸转运系统（system x_c⁻）会显著降低细胞内半胱氨酸水平，从而同步减弱Pt-Luc的生物发光信号。进一步调控培养基中胱氨酸的浓度证实，细胞对四价铂的还原能力与半胱氨酸水平呈现正相关。作者还采用硫醇烷基化试剂(NEM和MBA)对胞内硫醇进行封闭处理，结果显示：Pt-Luc的还原效率随着硫醇封闭剂浓度的增加而减弱，这提示小分子硫醇或者蛋白质表面的活性巯基可能发挥关键作用。

深入研究表明，蛋白质分子中的活性半胱氨酸是激活四价铂前药的关键。这些特定位点的半胱氨酸相比小分子半胱氨酸具有更高的化学活性，主要得益于细胞内独特的微环境，使其在生理条件下更易形成高活性的硫醇盐形式。通过调控缓冲体系pH值改变硫醇盐比例的研究进一步证明：硫醇盐浓度的升高可显著加速四价铂前药的还原速率。

在NEM预处理的小鼠肿瘤组织中，作者观察到Pt-Luc生物发光信号强度较对照组显著降低63%，而荧光素酶活性未发生明显变化。该结果充分证明，蛋白质中的硫醇在活体水平对四价铂前药活化具有重要调控作用。

本研究突破性地揭示蛋白质中的活性半胱氨酸而非传统认知的小分子硫醇在四价铂前药活化过程中发挥关键作用。该发现不仅有助于阐明四价铂前药在活细胞中的活化机制，还为优化铂类抗癌药物设计提供了全新的视角。

Reactive Cysteines in Proteins are the Dominant Reductants for Platinum(IV) Prodrug Activation in Live Cells

Shu Chen, Wang Peng, Houzong Yao, Zhiqin Deng, Zhao Yue Gongyuan Liu, Jiaqian Xu, Naixin Lin, Weikang Xu, Jianbo Yue,  Guangyu Zhu

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202416396