细胞表面蛋白质介导细胞与周围环境之间的广泛通信，直接参与许多重要的生物学过程，比如细胞间相互作用、信号转导、细胞粘附和蛋白质运输等。此外，细胞表面蛋白质还可以用来区分细胞表型和疾病状态，并可以作为各种类型疾病的生物标志物和药物靶标，目前FDA批准的小分子药物中，约70%左右都是以细胞表面蛋白质为靶标的。尽管细胞表面蛋白对于药物开发具有重要意义，但它们的表达、纯化和活性维持存在显著挑战，这使得针对细胞表面蛋白的小分子共价药物的设计尤其困难。高通量鉴定细胞表面高反应性氨基酸对于开发细胞表面针对性的共价药物具有重要意义，但目前尚没有高效的方法。
针对细胞表面高反应性氨基酸的分析，复旦大学化学系/生物医学研究院/卫健委糖复合物重点实验室陆豪杰/张莹团队开发了一种全新的活细胞表面功能氨基酸分析的化学蛋白质组学方法，2024年4月8日,该成果以“A chemical proteomics approach for global mapping of functional lysines on cell surface of living cell”为题发表于《自然-通讯》（Nature Communications）杂志，用于全局性鉴定活细胞表面的功能性赖氨酸。
为实现细胞表面蛋白质的高特性标记和高选择性富集，研究人员设计了一种名为OPA-S-S-alkyne的化学探针，能够有效且选择性地靶向标记活细胞表面的赖氨酸，结合后续的点击化学和生物素标签富集，该方法对于细胞表面蛋白质的富集特异性可达近90%。通过将这种细胞表面高特异性标记方法和定量化学蛋白质组学策略(SILAC-ABPP)结合，研究团队在HeLa细胞中定量了2639个细胞表面赖氨酸，这是迄今为止最大的细胞表面功能性赖氨酸位点数据集，并在其中发现了几百个具有高反应性的赖氨酸残基。
研究进一步验证两个高反应性赖氨酸残基——酪氨酸激酶样孤儿受体2(ROR2)上的K382和内皮素(ENG/CD105)上的K285，均位于蛋白质复合物共晶结构中的蛋白质相互作用界面，强调了细胞表面赖氨酸残基的重要功能作用，并证明了该策略对于发现活细胞表面新的活性和可配体结合位点非常有价值。
总的来说，这项研究提供了一种新的方法来发现和识别出许多新的细胞表面高反应性氨基酸，这对于理解细胞表面蛋白质的功能和药物开发具有重要意义。
图1 活细胞表面功能性氨基酸位点发现新方法
论文原文：https://www.nature.com/articles/s41467-024-47033-w
