作者介绍：

  王磊，加州大学旧金山分校任终身副教授，主要研究方向为：利用化学生物学与合成生物学的方法扩编生物遗传密码，把具有新颖物理、化学和生物特性的非天然氨基酸编码到扩组蛋白质中，设计研制新型扩组蛋白；研究涉及有机化学，分子生物学，微生物学，蛋白质工程和定向进化，合成生物学等交叉领域，设计并利用非天然氨基酸来研究和控制蛋白质性质及各类生物过程，实现超越常规和自然限制的生物合成和制造。

小分子交联剂在生物分子相互作用领域占据重要作用，而小分子交联剂结合现代化交联质谱技术已经成为研究蛋白间以及蛋白与生物体间关联的新兴研究手段。常用小分子交联剂与目标蛋白的半胱氨酸进行残基反应，极大地促进蛋白质的相互作用。最常用的交联剂如N-羟基琥珀酰亚胺酯（NHS）可以与半胱侧链或末端胺作用。目前，交联剂可以锁定Cys, Glu, Asp,His等残留物.利用化学交联剂结合现代质谱技术锁定多种氨基酸扩大残基物库存依然是研究的迫切需求。目前，廉价易得的光-交联剂（例如重氮物、叠氮、二苯甲酮等）锁定残余物时由于没有选择性往往会引入复杂大分子交联产物，干扰MS数据的分析，更重要的是，过度交联可能会人工干扰蛋白质的三级结构。

本文（DOI:10.1002/anie.201910135）作者以光笼醌甲基化物为小分子交联剂，醌甲基化物通过迈克尔加成靶向蛋白质-蛋白质交联中的9种不同氨基酸。同时，已进一步将交联蛋白作用于体内、大肠杆菌、哺乳细胞内。

醌甲基化物是良好的迈克尔受体。作者设计了杂环双官能化交联剂NHQM，包含一个琥珀酰酯及光笼邻醌甲基化物（图A）。当引入蛋白质时，琥珀酰胺酯迅速地与半胱氨酸残基反应，365nm远紫外光诱导邻硝基苯离去导致氟离子发生消除生成可以与亲核性侧链交联的邻醌甲基化合物。基于这一理念，作者以同二聚体真核调节蛋白14-3-3与1 MmNHQM经远紫外光作用，14-3-3的二聚体与NHQM发生加成化学交联。表明通过光诱导-释放QM，仅1分钟14-3-3的交联在SDS-PAGE上可以观察到（图B）。另外，随着远紫外光照射时间延长，二聚程度加深。表明以NHQM为媒介的交联程度可通过光控制。

NHQM引发的交联是短而刚性的衔接，这就要求关联时需与目标残留物紧密接触。因此，作者将该策略用于测验体内的蛋白二聚体。发现细胞体内交联效率较弱。

为了确定NHQM可以交联的残基物，对交联后的14-3-3蛋白质进行质谱分析。发现除Lys外，其他多肽中的Gln,Lys, Glu, Ser, Arg, Asn以及Asp残基物也可以与NHQM交联，而这些残基物有均是亲核性侧链，这与之前所提邻醌甲基化物的反应机理一致。

为了有效地实现细胞内的化学交联，作者设计了邻醌甲基在末端位置的HoQM交联剂（如下图），利用光笼的QM代替NHS酯以防进入细胞造成细胞毒性，更重要的是，QM在两个末端位置会增加交联类型的多样性。证明它可以用于细菌细胞以及哺乳动物细胞内诱导蛋白分子间交联，并且具有时间选择性。除了用于蛋白-蛋白交联，醌甲基化物可以修饰核酸，最后作者证明了NHQM交联剂也可以通过光控诱导蛋白-核酸交联。

全文总结：

作者发展了杂环以及同系双官能化光笼醌甲基化物交联剂用于靶向蛋白子-蛋白质及蛋白质-核酸复合物的交联。该PQM交联剂可以与包括半胱氨酸在内的9中不同氨基酸残基物进行交联。这些交联剂不仅使适用单个蛋白的交联，也可以在细胞裂解液以及在活体细胞中诱导蛋白-蛋白发生化学交联。