蛋白质交联剂 (Protein crosslinker) #294
基于 半胱氨酸(Cysteine) 的巯基交联面临一定挑战,因为巯基容易形成 二硫键(disulfide bond)。
若通过还原二硫键以生成自由巯基,可能会导致蛋白质的三维结构发生扭曲,因此在交联质谱(XL-MS)实验中应尽量避免这种处理。
因此,只有蛋白质中天然存在的 自由巯基 可以用于 XL-MS 交联反应。
马来酰亚胺类交联试剂
马来酰亚胺(maleimide) 是多种异双功能交联剂中广泛使用的反应基团,常与 NHS 酯(N-hydroxysuccinimide ester) 结合使用。
交联反应的机制为:巯基负离子与马来酰亚胺环发生加成反应。
在 pH 6.5–7.5 的范围内,马来酰亚胺反应对巯基具有较高特异性 [10.1016/0003-9861(68)90271-3]。
新型可断裂巯基反应交联剂:1,3-二烯丙基脲(DAU)
近年来,1,3-二烯丙基脲(1,3-diallylurea, DAU) 被开发为首个可在质谱中断裂的、光敏巯基反应交联剂 [10.1007/s13361-018-1952-8]。
在紫外-A(UV-A)照射及自由基引发剂存在下,DAU 与半胱氨酸残基的巯基发生 反式 Markovnikov 羟硫基化反应。
以 苯甲酮(benzophenone) 作为自由基引发剂时可获得最高的交联效率。
这种自由基驱动的半胱氨酸交联属于正交的“点击反应”(click chemistry),可生成稳定的烷基硫化物产物。
DAU 可在 生理 pH 条件下 反应,甚至在 低至 4°C 的温度下也能与肽或蛋白质高效交联。
在 MS/MS 实验 中,DAU 的中心 脲键(urea bond) 在碰撞活化后能高效断裂,生成特征性碎片离子,从而显著提高交联鉴定的可靠性 [10.1038/s41596-018-0068-8]。
其他基于巯基的交联剂
BMSO(maleimide-sulfoxide-maleimide) 是另一种基于马来酰亚胺化学的巯基反应交联剂,具有可裂解特性 [10.1021/acs.analchem.8b01287]。