分享一篇发表在J. Am. Chem. Soc.上的文章，题目为“Site-Specific Chemoselective Cyclization and Fluorogenic Modification of Protein Cysteine Residues: From Side-Chain to Backbone”，通讯作者是来自西安交通大学孙晓龙教授，他主要研究荧光探针。这篇文章中作者对蛋白质主链半胱氨酸进行位点特异性的化学选择性环化和荧光修饰。

蛋白质修饰在广泛的生物过程中发挥着不可或缺的作用，已经开发出多种策略用来研究蛋白质修饰，但是大多关注蛋白质侧链或末端修饰。很少有人关注到蛋白质主链修饰，这主要是因为酰胺键在生理条件下具有化学惰性，且酰胺键众多，难以实现位点选择性。

蛋白质主链是蛋白质正确折叠的结构基础。在天然条件下，可以发生翻译后修饰，发生骨架环化，调节蛋白质活性，从而赋予蛋白抗菌、抗肿瘤等功能。然而通过化学手段人工引入骨架环化结构仍然是具有挑战性的，在这篇文章中，作者关注到半胱氨酸固有的高亲核性和低丰度，因此作者研究了如何使半胱氨酸与骨架环化。

作者发现，光致发光共轭受体（conjugate acceptor, CA）可以与半胱氨酸巯基发生加成消除，然后发生相邻主链酰胺氮的分子内进攻，形成五元S-N杂环，该反应可以在室温的中性水溶液中发生，不需要催化剂，反应产生的杂环结构表现出明显的紫外-可见吸收和荧光，可用于修饰的实时光学检测。首先，作者在小分子水平进行了CA和N-乙酰半胱氨酸甲酯的反应，证明了反应可以发生并产生荧光团，然后通过理论计算阐释了反应机理。

接下来，作者用质谱证明了CA在谷胱甘肽、胰岛素B链和环神经内分泌肽生长抑制素中形成的修饰。

作者发现胰岛素B被修饰后显示出明显的α螺旋含量降低，随机卷曲增加，说明主链修饰对蛋白折叠及构象依赖的功能调控、分子识别方面的影响。

总之，这篇文章开发了一种荧光探针，用于实现半胱氨酸的主链修饰。相较于侧链修饰，在主链中引入杂环结构可以破坏天然氢键，导致修饰位点局部构象扭转，为蛋白质结构功能研究提供了宝贵的工具。

本文作者：WYJ

责任编辑：LYC

DOI：10.1021/jacs.5c08837

原文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c08837