分享一篇发表在Nature Chemistry上的文章：Global profiling of arginine reactivity and ligandability in the human proteome，通讯作者是来自深圳湾实验室的李刚研究员，该课题组的研究方向是化学蛋白质组学。

人类蛋白质组中约5%的氨基酸为精氨酸，其胍基侧链pKa≈12，生理条件下始终质子化，可形成强静电、阳离子-π及氢键网络，是蛋白-蛋白相互作用（PPI）热点、酶活性位点、相分离驱动元件及多种翻译后修饰（甲基化、瓜氨酸化等）的载体。相比半胱氨酸、赖氨酸等已被ABPP（activity-based protein profiling）系统解析的“配体可及”亲核残基，精氨酸因胍基离去能力弱、可逆/不可逆修饰混杂等原因，致其缺乏高覆盖、可定量、可扩展的化学蛋白质组学工具。

为了解决上述难题，作者受到苯乙二醛（PG）修饰蛋白精氨酸的工作启发（J. Biol. Chem. 243, 6171–6179 (1968)），以修饰剂苯乙二醛为母核，合成13种芳环取代衍生物。在反应性测试中，在6种纯蛋白体系（133个精氨酸位点），以肽段谱图数（PSM）和精氨酸选择性为指标，发现苯氧基（B3）和萘基（D1）取代使标记效率分别提高3.0和2.2倍，最终锁定含叠氮的探针1（PG-PhO-N₃）用于后续实验，并证明了其标记特异性97%，它可在4 h、浓度为1 mM条件下饱和标记细胞裂解液。

随后作者证明了该探针在蛋白质组学鉴定上的能力，在4种癌细胞系（HeLa、MDA-MB-231、Ramos、A549）中共鉴定到4606个精氨酸位点（对应1640个蛋白），单细胞系最高2426个，是目前最大通量。

此外，作者还对化学反应性与配体可及性进行定量。对于化学反应性，利用on-bead还原二甲基化比较1 mM与100 μM探针1的标记强度，定义高/中/低反应性，定量1001个位点，发现1.3%为高反应性。对于配体可及性，作者构建含60种乙二醛片段（芳基/烷基/单取代三类）的竞争库，采用数据非依赖采集（DIA-ABPP）模式，以探针1信号下降≥75%为命中标准，在932个蛋白的1728个精氨酸位点中，发现1177个可被至少一个片段共价占据（68%可配体位点），其中70%蛋白尚未收录于DrugBank。

通过这些数据，作者最后还进行了扩展研究，包括高反应精氨酸的功能验证，精氨酸-π介导相分离、利用精氨酸配体阻断PPI等。

综上，本文作者开发了精氨酸探针，在蛋白质组绘制了精氨酸反应性和配体可及性，填补了精氨酸化学蛋白质组学的空白。

本文作者：MB

责任编辑：LZ

DOI：10.1038/s41557-025-02012-6

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41557-025-02012-6