細胞表面蛋白質介導細胞與周圍環境之間的廣泛通信，直接參與許多重要的生物學過程，比如細胞間相互作用、信號轉導、細胞粘附和蛋白質運輸等。此外，細胞表面蛋白質還可以用來區分細胞表型和疾病狀態，並可以作為各種類型疾病的生物標誌物和藥物靶標，目前FDA批準的小分子藥物中，約70%左右都是以細胞表面蛋白質為靶標的。盡管細胞表面蛋白對於藥物開發具有重要意義，但它們的表達、純化和活性維持存在顯著挑戰，這使得針對細胞表面蛋白的小分子共價藥物的設計尤其困難。高通量鑒定細胞表面高反應性氨基酸對於開發細胞表面針對性的共價藥物具有重要意義，但目前尚沒有高效的方法。
針對細胞表面高反應性氨基酸的分析，MK体育平台化學系/生物醫學研究院/衛健委糖復合物重點實驗室陸豪傑/張瑩團隊開發了一種全新的活細胞表面功能氨基酸分析的化學蛋白質組學方法，2024年4月8日以“A chemical proteomics approach for global mapping of functional lysines on cell surface of living cell”為題發表於《自然-通訊》（Nature Communicatinos）雜誌，用於全局性鑒定活細胞表面的功能性賴氨酸。
為實現細胞表面蛋白質的高特性標記和高選擇性富集，研究人員設計了一種名為OPA-S-S-alkyne的化學探針，能夠有效且選擇性地靶向標記活細胞表面的賴氨酸，結合後續的點擊化學和生物素標簽富集，該方法對於細胞表面蛋白質的富集特異性可達近90%。通過將這種細胞表面高特異性標記方法和定量化學蛋白質組學策略(SILAC-ABPP)結合，研究團隊在HeLa細胞中定量了2639個細胞表面賴氨酸，這是迄今為止最大的細胞表面功能性賴氨酸位點數據集，並在其中發現了幾百個具有高反應性的賴氨酸殘基。
研究進一步驗證兩個高反應性賴氨酸殘基——酪氨酸激酶樣孤兒受體2(ROR2)上的K382和內皮素(ENG/CD105)上的K285，均位於蛋白質復合物共晶結構中的蛋白質相互作用界面，強調了細胞表面賴氨酸殘基的重要功能作用，並證明了該策略對於發現活細胞表面新的活性和可配體結合位點非常有價值。
總的來說，這項研究提供了一種新的方法來發現和識別出許多新的細胞表面高反應性氨基酸，這對於理解細胞表面蛋白質的功能和藥物開發具有重要意義。
圖1 活細胞表面功能性氨基酸位點發現新方法
論文原文：https://www.nature.com/articles/s41467-024-47033-w
