近日，我所生物技術研究部生物分離分析新材料與新技術研究組（1809組）葉明亮研究員、秦洪強研究員團隊開發了表征蛋白質中組氨酸殘基反應活性的蛋白質組學分析新方法。該工作篩選并獲得了具有組氨酸優異反應效率的α, β-不飽和醛探針，發展了基于烯醛探針的組氨酸標記技術和可逆酰肼化學富集方法，通過蛋白質組定量技術實現了人類蛋白質組中的組氨酸反應活性的高效表征。
氨基酸親核反應活性的表征推動了共價藥物靶點和候選藥物分子的發現。組氨酸占據超過1/5人源酶活性中心，在生理環境中既是質子的供體又是質子的受體，受到蛋白質空間微環境的精細調控。然而，由于缺乏可以在生理條件下標記組氨酸的化學探針，在此之前尚難以實現組氨酸活性的全局性表征。
本工作發現α, β-不飽和醛在生理狀態下即可與組氨酸殘基發生邁克爾加成反應，且引入的醛基可作為富集標簽用于后續的可逆酰肼富集。與基于點擊化學的經典活性蛋白質組分析方法（ABPP）相比，該策略引入活性最高的烯醛探針——丙烯醛作為反應基團和富集標簽，是目前報道的最小尺寸的ABPP多功能探針。同時，該方法樣品處理流程簡便，引入標簽質量小，并通過可逆富集過程引入穩定同位素標記試劑，有效避免了傳統工作中制備同位素連接臂的繁瑣流程和高成本。該方法共定量了超過8200個組氨酸殘基的標記效率，篩選到317個高親核反應性組氨酸殘基，并且發現組氨酸的反應活性和其磷酸化呈負相關。該方法為后續基于組氨酸的共價靶向偶聯藥物的開發提供了數據支持，且丙烯醛衍生物也可作為新型反應基團用于共價抑制劑的研制。
相關研究成果以“An ACR-Based Probe for the Quantitative Profiling of Histidine Reactivity in the Human Proteome”為題，于近日發表在《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society）上。該工作的共同第一作者是我所與沈陽化工大學聯合培養碩士研究生李佳穎和我所博士研究生周家華。上述工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、我所創新基金等項目的支持。（文/圖 秦洪強、李佳穎）
