细胞玩一场精确的电话游戏，互相发送信息以触发进一步的行动。有了明确的信号，细胞就实现了它们的目标。然而，在疾病中，信号会中断并导致信息混乱和意想不到的后果。为了帮助解析这些信号以及它们如何在健康中发挥作用——并在疾病中出错——科学家们用标签标记蛋白质，当蛋白质与周围的分子世界相互作用时，他们可以跟踪。

挑战在于首先确定要标记哪些蛋白质。现在，由东京农业科技大学 (TUAT) 的研究人员领导的团队开发了一种新方法来识别和标记特定蛋白质。他们于 6 月 1 日在Angewandte Chemie上发表了他们的结果。

“我们有兴趣探索参与介导细胞信号传导的某些碳水化合物分子的蛋白质受体，特别是在癌细胞中，”论文作者、TUAT 生物技术和生命科学系副教授 Kaori Sakurai 说。

的碳水化合物分子，称为配体，典型地表达的细胞的表面上，并且是公知的动态形成络合物与蛋白质受体来协调复杂细胞功能。然而，樱井说，负责结合碳水化合物的蛋白质很难识别，因为它们与分子的结合非常弱。

研究人员设计了一种新型碳水化合物探针，它不仅可以与分子连接，而且可以与它们紧密结合。

“我们使用金纳米粒子作为支架，以多价方式连接碳水化合物配体和亲电试剂——一种喜欢与其他分子反应的化学物质，”樱井说。“通过这种方式，我们能够大大提高对碳水化合物结合蛋白的结合亲和力和反应效率。”

研究人员将设计的探针应用于细胞裂解液，这是一种含有破碎细胞内脏的液体。

“探针很快找到了目标碳水化合物结合蛋白，触发亲电子基团与附近蛋白质上的给电子氨基酸残基反应，”樱井说。“这导致蛋白质牢固地交联到金纳米粒子的表面，使得随后分析它们的身份变得容易。”

该团队评估了几个亲电子基团，以确定标记目标蛋白质的最有效类型。

“我们发现称为芳基磺酰氟的特定亲电子基团最适合对碳水化合物结合蛋白进行亲和标记，”共同作者、TUAT 生物技术和生命科学系研究生 Nanako Suto 说。“然而，它们很少被用于识别目标蛋白质，大概是因为它们会非选择性地与各种其他不需要的蛋白质发生反应。”

然而，芳基磺酰氟的使用规模似乎缓解了这个问题。

“如果在纳米级范围内以非常低的浓度使用芳基磺酰氟，则非选择性不是问题，”共同作者 Shione Kamoshita 说，他也是 TUAT 生物技术和生命科学系的研究生.

金纳米颗粒支架显示出许多亲电子基团的副本，这使芳基磺酰氟在纳米颗粒表面的局部浓度保持在较高水平，但会限制它们与一般细胞系统接触并与不需要的蛋白质发生反应。由于纳米级的高浓度，一些亲电子基团的拷贝可以有效地与目标蛋白质反应。

“通过这个过程，我们能够对细胞裂解物中的碳水化合物结合蛋白进行高效和选择性的亲和标记，”Sakurai 说。“我们将应用这种新方法来识别几种与癌症相关的碳水化合物配体，并研究它们在癌症发展中的功能。同时，我们的目标是探索这种新探针设计对各种其他生物活性小分子的普遍效用，以便我们可以加速阐明它们的机制。”