基于蛋白质半胱氨酸的活性蛋白表达谱分析

姜中尧 牛雅新 王楠 陈蓁蓁 唐波

引用本文: 姜中尧, 牛雅新, 王楠, 陈蓁蓁, 唐波. 基于蛋白质半胱氨酸的活性蛋白表达谱分析[J]. 大学化学, 2023, 38(1): 119-128. doi: 10.3866/PKU.DXHX202203011 shu
Citation:  Zhongyao Jiang,  Yaxin Niu,  Nan Wang,  Zhenzhen Chen,  Bo Tang. Activity-Based Protein Profiling of the Functional Cysteinome[J]. University Chemistry, 2023, 38(1): 119-128. doi: 10.3866/PKU.DXHX202203011 shu

基于蛋白质半胱氨酸的活性蛋白表达谱分析

    通讯作者: 陈蓁蓁, zzchen@sdnu.edu.cn
  • 基金项目:

    山东省自然科学基金项目(ZR201911140003);国家自然科学基金项目(22134004)

摘要: 蛋白质中的半胱氨酸对维持和调控细胞内的氧化还原平衡起着重要作用,同时它们也是多种蛋白质的功能活性位点,参与诸多生理过程。此外,蛋白质中的半胱氨酸上所发生的一系列翻译后修饰也扩展了蛋白质功能的多样性。随着化学蛋白质组学的发展,基于活性的蛋白表达谱(Activity-based protein profiling,ABPP)分析技术在探究蛋白质半胱氨酸及其翻译后修饰方面取得了很多重要的研究成果。本文简要介绍了用于蛋白质半胱氨酸的活性蛋白表达谱分析方法,讨论了针对蛋白质半胱氨酸及其翻译后修饰的蛋白质组学领域的最新研究,并对该领域的未来发展趋势进行了展望。

English

    1. [1]

      王初, 陈南. 化学学报, 2015, 73 (7), 371

    2. [2]

      张晓勤, 陈川, 方彩云, 陆豪杰. 分析化学, 2016, 44 (11), 9.

    3. [3]

      Esposito, F.; Ammendola, R.; Faraonio, R.; Russo, T.; Cimino, F. Neurochem. Res. 2004, 29 (3), 617.Esposito, F.; Ammendola, R.; Faraonio, R.; Russo, T.; Cimino, F. Neurochem. Res. 2004, 29 (3), 617.

    4. [4]

      Salmeen, A.; Andersen, J. N.; Myers, M. P.; Meng, T. C.; Hinks, J. A.; Tonks, N. K.; Barford, D. Nature 2003, 423 (6941), 769.Salmeen, A.; Andersen, J. N.; Myers, M. P.; Meng, T. C.; Hinks, J. A.; Tonks, N. K.; Barford, D. Nature 2003, 423 (6941), 769.

    5. [5]

      Shi, Y.; Carroll, K. S. Acc. Chem. Res. 2020, 53 (1), 20.Shi, Y.; Carroll, K. S. Acc. Chem. Res. 2020, 53 (1), 20.

    6. [6]

      Nodwell, M. B.; Sieber, S. A. Activity-Based Protein Profiling; Springer Verlag: Berlin, Germany, 2012.Nodwell, M. B.; Sieber, S. A. Activity-Based Protein Profiling; Springer Verlag: Berlin, Germany, 2012.

    7. [7]

      Cravatt, B. F.; Wright, A. T.; Kozarich, J. W. Annu. Rev. Biochem. 2008, 77 (1), 38Cravatt, B. F.; Wright, A. T.; Kozarich, J. W. Annu. Rev. Biochem. 2008, 77 (1), 38

    8. [8]

      Maurais, A. J.; Weerapana, E. Curr. Opin. Chem. Biol. 2019, 50, 29.Maurais, A. J.; Weerapana, E. Curr. Opin. Chem. Biol. 2019, 50, 29.

    9. [9]

      Weerapana, E.; Wang, C.; Simon, G. M.; Richter, F.; Khare, S.; Dillon, M. B. D.; Bachovchin, D. A.; Mowen, K.; Baker, D.; Cravatt, B. F. Nature 2010, 468 (7325), 790.Weerapana, E.; Wang, C.; Simon, G. M.; Richter, F.; Khare, S.; Dillon, M. B. D.; Bachovchin, D. A.; Mowen, K.; Baker, D.; Cravatt, B. F. Nature 2010, 468 (7325), 790.

    10. [10]

      Wang, C.; Weerapana, E.; Blewett, M. M.; Cravatt, B. F. Nat. Methods 2014, 11 (1), 79.Wang, C.; Weerapana, E.; Blewett, M. M.; Cravatt, B. F. Nat. Methods 2014, 11 (1), 79.

    11. [11]

      Guo, C. J.; Chang, F. Y.; Wyche, T. P.; Backus, K. M.; Acker, T. M.; Funabashi, M.; Taketani, M.; Donia, M. S.; Nayfach, S.; Pollard, K. S.; et al. Cell 2017, 168 (3), 517.Guo, C. J.; Chang, F. Y.; Wyche, T. P.; Backus, K. M.; Acker, T. M.; Funabashi, M.; Taketani, M.; Donia, M. S.; Nayfach, S.; Pollard, K. S.; et al. Cell 2017, 168 (3), 517.

    12. [12]

      Grossman, E. A.; Ward, C. C.; Spradlin, J. N.; Bateman, L. A.; Huffman, T. R.; Miyamoto, D. K.; Kleinman, J. I.; Nomura, D. K. Cell Chem. Biol. 2017, 24 (11), 1368.Grossman, E. A.; Ward, C. C.; Spradlin, J. N.; Bateman, L. A.; Huffman, T. R.; Miyamoto, D. K.; Kleinman, J. I.; Nomura, D. K. Cell Chem. Biol. 2017, 24 (11), 1368.

    13. [13]

      Blewett, M. M.; Xie, J.; Zaro, B. W.; Backus, K. M.; Altman, A.; Teijaro, J. R.; Cravatt, B. F. Sci. Signal. 2016, 9 (445), rs10.Blewett, M. M.; Xie, J.; Zaro, B. W.; Backus, K. M.; Altman, A.; Teijaro, J. R.; Cravatt, B. F. Sci. Signal. 2016, 9 (445), rs10.

    14. [14]

      Whitby, L. R.; Obach, R. S.; Simon, G. M.; Hayward, M. M.; Cravatt, B. F. ACS Chem. Biol. 2017, 12 (8), 2040.Whitby, L. R.; Obach, R. S.; Simon, G. M.; Hayward, M. M.; Cravatt, B. F. ACS Chem. Biol. 2017, 12 (8), 2040.

    15. [15]

      Backus, K. M.; Correia, B. E.; Lum, K. M.; Forli, S.; Horning, B. D.; GonzalezPaez, G. E.; Chatterjee, S.; Lanning, B. R.; Teijaro, J. R.; Olson, A.; et al. Nature 2016, 534 (7608), 570.Backus, K. M.; Correia, B. E.; Lum, K. M.; Forli, S.; Horning, B. D.; GonzalezPaez, G. E.; Chatterjee, S.; Lanning, B. R.; Teijaro, J. R.; Olson, A.; et al. Nature 2016, 534 (7608), 570.

    16. [16]

      Yang, F.; Gao, J.; Che, J.; Jia, G.; Wang, C. Aanl. Chem. 2018, 90 (15), 9576.Yang, F.; Gao, J.; Che, J.; Jia, G.; Wang, C. Aanl. Chem. 2018, 90 (15), 9576.

    17. [17]

      Tian, C.; Sun, R.; Liu, K.; Fu, L.; Liu, X.; Zhou, W.; Yang, Y.; Yang, J. Cell Chem. Biol. 2017, 24 (11), 1416.Tian, C.; Sun, R.; Liu, K.; Fu, L.; Liu, X.; Zhou, W.; Yang, Y.; Yang, J. Cell Chem. Biol. 2017, 24 (11), 1416.

    18. [18]

      Vinogradova, E. V.; Zhang, X.; Remillard, D.; Lazar, D. C.; Suciu, R. M.; Wang, Y.; Bianco, G.; Yamashita, Y.; Crowley, V. M.; Schafroth, M. A.; et al. Cell 2020, 182, 1009.Vinogradova, E. V.; Zhang, X.; Remillard, D.; Lazar, D. C.; Suciu, R. M.; Wang, Y.; Bianco, G.; Yamashita, Y.; Crowley, V. M.; Schafroth, M. A.; et al. Cell 2020, 182, 1009.

    19. [19]

      Abo, M.; Weerapana, E. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137 (22), 7087.Abo, M.; Weerapana, E. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137 (22), 7087.

    20. [20]

      Abo, M.; Bak, D. W.; Weerapana, E. ChemBioChem 2017, 18 (1), 81.Abo, M.; Bak, D. W.; Weerapana, E. ChemBioChem 2017, 18 (1), 81.

    21. [21]

      Shannon, D. A.; Banerjee, R.; Webster, E. R.; Bak, D. W.; Wang, C.; Weerapana, E. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136 (9), 3330.Shannon, D. A.; Banerjee, R.; Webster, E. R.; Bak, D. W.; Wang, C.; Weerapana, E. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136 (9), 3330.

    22. [22]

      Abegg, D.; Frei, R.; Cerato, L.; Prasad, H. D.; Wang, C.; Waser, J.; Adibekian, A. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54 (37), 10852.Abegg, D.; Frei, R.; Cerato, L.; Prasad, H. D.; Wang, C.; Waser, J.; Adibekian, A. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54 (37), 10852.

    23. [23]

      Motiwala, H. F.; Kuo, Y. H.; Stinger, B. L.; Palfey, B. A.; Martin, B. R. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142 (4), 1801.Motiwala, H. F.; Kuo, Y. H.; Stinger, B. L.; Palfey, B. A.; Martin, B. R. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142 (4), 1801.

    24. [24]

      Tokunaga, K.; Sato, M.; Kuwata, K.; Miura, C.; Fuchida, H.; Matsunaga, N.; Koyanagi, S.; Ohdo, S.; Shindo, N.; Ojida, A. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142 (43), 18522.Tokunaga, K.; Sato, M.; Kuwata, K.; Miura, C.; Fuchida, H.; Matsunaga, N.; Koyanagi, S.; Ohdo, S.; Shindo, N.; Ojida, A. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142 (43), 18522.

    25. [25]

      McConnell, E. W.; Smythers, A. L.; Hicks, L. M. J. Am. Soc. Mass Spectr. 2020, 31 (8), 1697.McConnell, E. W.; Smythers, A. L.; Hicks, L. M. J. Am. Soc. Mass Spectr. 2020, 31 (8), 1697.

    26. [26]

      Conibear, A. C. Nat. Rev. Chem. 2020, 4, 67.Conibear, A. C. Nat. Rev. Chem. 2020, 4, 67.

    27. [27]

      Yang, F.; Wang, C. Chem. Commun. 2020, 56 (88), 13506.Yang, F.; Wang, C. Chem. Commun. 2020, 56 (88), 13506.

    28. [28]

      Zhang, Y.; Qin, W.; Wang, C. Curr. Opin. Biotechnol. 2021, 68, 37.Zhang, Y.; Qin, W.; Wang, C. Curr. Opin. Biotechnol. 2021, 68, 37.

    29. [29]

      杨靖. 中国科学: 生命科学, 2021, 51 (11), 1558.

    30. [30]

      Jaffrey, S. R.; Hediye, E. B.; Ferris, C. D.; Tempst, P.; Snyder, S. H. Nat. Cell. Biol. 2001, 3, 193.Jaffrey, S. R.; Hediye, E. B.; Ferris, C. D.; Tempst, P.; Snyder, S. H. Nat. Cell. Biol. 2001, 3, 193.

    31. [31]

      Pan, J.; Carroll, K. S. ACS Chem. Biol. 2013, 8 (6), 1110.Pan, J.; Carroll, K. S. ACS Chem. Biol. 2013, 8 (6), 1110.

    32. [32]

      Kulkarni, R. A.; Bak, D. W.; Wei, D.; Bergholtz, S. E.; Briney, C. A.; Shrimp, J. H.; Alpsoy, A.; Thorpe, A. L.; Bavari, A. E.; Crooks, D. R.; et al. Nat. Chem. Biol. 2019, 15 (4), 391.Kulkarni, R. A.; Bak, D. W.; Wei, D.; Bergholtz, S. E.; Briney, C. A.; Shrimp, J. H.; Alpsoy, A.; Thorpe, A. L.; Bavari, A. E.; Crooks, D. R.; et al. Nat. Chem. Biol. 2019, 15 (4), 391.

    33. [33]

      Qin, W.; Qin, K.; Zhang, Y.; Jia, W.; Chen, Y.; Cheng, B.; Peng, L.; Chen, N.; Liu, Y.; Zhou, W.; et al. Nat. Chem. Biol. 2019, 15 (10), 983.Qin, W.; Qin, K.; Zhang, Y.; Jia, W.; Chen, Y.; Cheng, B.; Peng, L.; Chen, N.; Liu, Y.; Zhou, W.; et al. Nat. Chem. Biol. 2019, 15 (10), 983.

    34. [34]

      Paulsen, C. E.; Carroll, K. S. ACS Chem. Biol. 2010, 5 (1), 47.Paulsen, C. E.; Carroll, K. S. ACS Chem. Biol. 2010, 5 (1), 47.

    35. [35]

      Winterbourn, C. C. Nat. Chem. Biol. 2008, 4 (5), 278.Winterbourn, C. C. Nat. Chem. Biol. 2008, 4 (5), 278.

    36. [36]

      Chao, M. R.; Evans; M. D., Hu, C. W., Ji, Y.; Møller, P.; Rossner, P.; Cooke, M. S. Redox. Biol. 2021, 42, 2213.Chao, M. R.; Evans; M. D., Hu, C. W., Ji, Y.; Møller, P.; Rossner, P.; Cooke, M. S. Redox. Biol. 2021, 42, 2213.

    37. [37]

      Yang, J.; Gupta, V.; Carroll, K. S.; Liebler, D. C. Nat. Commun. 2014, 5, 4776.Yang, J.; Gupta, V.; Carroll, K. S.; Liebler, D. C. Nat. Commun. 2014, 5, 4776.

    38. [38]

      Gupta, V.; Yang, J.; Liebler, D. C.; Carroll, K. S. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139 (15), 5588.Gupta, V.; Yang, J.; Liebler, D. C.; Carroll, K. S. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139 (15), 5588.

    39. [39]

      Lisa, J. A.; Bruno, L. O.; Michael, J. D.; Tara, L. P.; Michael, V. P.; Goncalo, J. L. B.; Justin, M. C. ACS. Chem. Biol. 2019, 14 (4), 594.Lisa, J. A.; Bruno, L. O.; Michael, J. D.; Tara, L. P.; Michael, V. P.; Goncalo, J. L. B.; Justin, M. C. ACS. Chem. Biol. 2019, 14 (4), 594.

    40. [40]

      Alcock, L. J.; Langini, M.; Stühler, K.; Remke, M.; Perkins, M. V.; Bernardes, G. J. L.; Chalker, J. M. ChemBioChem 2019, 21 (9), 1329.Alcock, L. J.; Langini, M.; Stühler, K.; Remke, M.; Perkins, M. V.; Bernardes, G. J. L.; Chalker, J. M. ChemBioChem 2019, 21 (9), 1329.

    41. [41]

      Poole, T. H.; Reisz, J. A.; Zhao, W. L.; Poole, L. B.; Furdui, C. M.; King, S. B. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136 (17), 6167.Poole, T. H.; Reisz, J. A.; Zhao, W. L.; Poole, L. B.; Furdui, C. M.; King, S. B. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136 (17), 6167.

    42. [42]

      Rehder, D. S.; Borges, C. R. Biochemistry 2010, 49 (35), 7748.Rehder, D. S.; Borges, C. R. Biochemistry 2010, 49 (35), 7748.

    43. [43]

      Clermont, S. R.; Toledano, M. B. Nat. Chem. Biol. 2018, 14, 991Clermont, S. R.; Toledano, M. B. Nat. Chem. Biol. 2018, 14, 991

    44. [44]

      Lo Conte, M.; Carroll, K. S. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51 (26), 6502.Lo Conte, M.; Carroll, K. S. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51 (26), 6502.

    45. [45]

      Lo Conte, M.; Lin, J.; Wilson, M. A.; Carroll, K. S. ACS Chem. Biol. 2015, 10 (8), 1825.Lo Conte, M.; Lin, J.; Wilson, M. A.; Carroll, K. S. ACS Chem. Biol. 2015, 10 (8), 1825.

    46. [46]

      Akter, S.; Fu, L.; Jung, Y.; Conte, M. L.; Lawson, J. R.; Lowther, W. T.; Sun, R.; Liu, K.; Yang, J.; Carroll, K. S. Nat. Chem. Biol. 2018, 14 (11), 995.Akter, S.; Fu, L.; Jung, Y.; Conte, M. L.; Lawson, J. R.; Lowther, W. T.; Sun, R.; Liu, K.; Yang, J.; Carroll, K. S. Nat. Chem. Biol. 2018, 14 (11), 995.

    47. [47]

      Majmudar, J. D.; Konopko, A. M.; Labby, K. J.; Tom, C. T. M. B.; Crellin, J. E.; Prakash, A.; Martin. B. R. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138 (6), 1852.Majmudar, J. D.; Konopko, A. M.; Labby, K. J.; Tom, C. T. M. B.; Crellin, J. E.; Prakash, A.; Martin. B. R. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138 (6), 1852.

    48. [48]

      Foster, M. W.; McMahon, T. J.; Stamler, J. S. Trends Mol. Med. 2003, 9 (4), 160.Foster, M. W.; McMahon, T. J.; Stamler, J. S. Trends Mol. Med. 2003, 9 (4), 160.

    49. [49]

      Tannenbaum, S. R.; White, F. M. ACS Chem. Biol. 2006, 1 (10), 615.Tannenbaum, S. R.; White, F. M. ACS Chem. Biol. 2006, 1 (10), 615.

    50. [50]

      Hannoush, R. N.; Ramirez, N. A. ACS Chem. Biol. 2009, 4 (7), 581.Hannoush, R. N.; Ramirez, N. A. ACS Chem. Biol. 2009, 4 (7), 581.

    51. [51]

      Yang, J.; Tallman, K. A.; Porter, N. A.; Liebler, D. C. Anal. Chem. 2015, 87 (5), 2535.Yang, J.; Tallman, K. A.; Porter, N. A.; Liebler, D. C. Anal. Chem. 2015, 87 (5), 2535.

    52. [52]

      Charron, G.; Li, M.; MacDonald, M. R.; Hang, H. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013, 110 (27), 11085.Charron, G.; Li, M.; MacDonald, M. R.; Hang, H. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013, 110 (27), 11085.

    53. [53]

      Qin, W.; Zhang, Y.; Tang, H.; Liu, D.; Chen, Y.; Liu, Y.; Wang, C. J. Am. Chem. Soc. 2016, 142 (25), 10894.Qin, W.; Zhang, Y.; Tang, H.; Liu, D.; Chen, Y.; Liu, Y.; Wang, C. J. Am. Chem. Soc. 2016, 142 (25), 10894.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1
  • 文章访问数:  56
  • HTML全文浏览量:  11
文章相关
  • 收稿日期:  2022-03-09
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章