介紹一篇發(fā)表在JACS上的文章，題目為“Chemoproteomics Identifies State-Dependent and Proteoform-Selective Caspase?2 Inhibitors”，通訊作者是來自UCLA的Keriann M. Backus助理教授，課題組的主要研究方向是化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)和化學(xué)生物學(xué)。
Caspase家族蛋白在調(diào)節(jié)凋亡、炎癥、細胞分化和增殖等方面具有重要作用。小分子探針是調(diào)節(jié)Caspase活性的有力工具，然而，由于12種人源的Caspase在序列和結(jié)構(gòu)上具有較高的同源性，實現(xiàn)小分子抑制劑的選擇性是一個巨大的挑戰(zhàn)。Caspase-2一般被認為屬于起始Caspase，但也能夠切割某些效應(yīng)Caspase的底物，且能夠被Caspase-3切割。Caspase-2在細胞凋亡、腫瘤增殖、細胞周期、神經(jīng)退行性疾病等方面都具有一定的調(diào)控功能，因此，作者希望開發(fā)特異性靶向Caspase-2的抑制劑。首先，作者使用IA-alkyne探針，通過isoTOP-ABPP策略對細胞內(nèi)Caspase的Cys反應(yīng)性進行定量，并發(fā)現(xiàn)Caspase-2的C370表現(xiàn)出最高的反應(yīng)活性，這一活性在被誘導(dǎo)凋亡的細胞中仍然保持。催化中心的C320在所有人源Caspase中保守，而C370只在Caspase-2中存在。之后，作者測試了一系列親電性探針對CASP2的C370和C320的選擇性標(biāo)記情況，其中炔丙基酰胺衍生物3表現(xiàn)出了對于C370的特異性標(biāo)記。酶活實驗也顯示，化合物3能夠使proCASP2的活性下降，而對于activeCASP2的活性沒有明顯影響。此外，化合物3并不能標(biāo)記CASP8或10，僅能部分抑制CASP8的催化活性。進一步的構(gòu)效關(guān)系的分析顯示，化合物3的類似物9-12均沒有表現(xiàn)出標(biāo)記CASP8或10的信號，其中9-11表現(xiàn)出了特異性標(biāo)記CASP2的C370的能力。作者也測試了CASP2存在形式對不同化合物標(biāo)記C370的能力的影響。大多數(shù)起始Caspase以非活性的單體形式存在，而CASP2的原酶為單體和二聚體的混合物。作者利用尺寸排阻色譜對重組CASP2進行分離，發(fā)現(xiàn)重組CASP2中的確同時存在單體和二聚體，且化合物3對于單體形式的proCASP2具有選擇性的標(biāo)記。CASP2的單體-二聚體平衡可能對蛋白質(zhì)濃度敏感，因此，作者在細胞環(huán)境中測試了上述篩選到的抑制劑的功能是否能夠保持。與IA-alkyne的競爭性isoTOP-ABPP結(jié)果顯示，化合物9仍能夠保持對CASP2的C370的較高選擇性標(biāo)記。作者也通過Pull down實驗證實化合物3和9選擇性標(biāo)記全長CASP2，而對于CASP2被部分切割的p32形式，則不能被兩種化合物標(biāo)記到，進一步證實化合物3和9對于全長CASP2的選擇性標(biāo)記。總之，作者利用化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)了Caspase-2中的一種可被配位、非催化、近活性位點的半胱氨酸C370。原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c12240文章引用：https://doi.org/10.1021/jacs.3c12240
