北京大學Nature子刊發表蛋白質特異標記新成果

　　銅離子催化的疊氮—炔基環加成反應是標記生物大分子的重要手段。然而，由于一價銅離子的生物毒性，這類反應通常難以應用于活細胞內部標記。北京大學化學與分子工程學院陳鵬課題組最近在《自然—通訊》在線發表了題為“Biocompatible click chemistry enabled compartment-specific pH measurement inside E. coli”的研究論文（Nat. Commun. 2014，doi:10.1038/ncomms5981），利用銅催化的點擊化學反應對大腸桿菌胞質內的蛋白質進行了特異標記。該工作被美國化學會官方雜志“C&E News”進行了報道。

　　 大腸桿菌是一種典型的革蘭氏陰性細菌，由外膜和內膜將細菌體分隔為膜間質和胞質兩部分。陳鵬課題組之前的研究工作表明，銅催化的點擊化學反應可以對膜間質區域的蛋白質進行特異標記（Angew. Chem. Int. Ed. 2012，51，7674-7679）。

　　 然而，如何在更內部的細菌胞質中進行同樣的反應而不產生細胞毒性，則是一個亟待解決的問題。通過系統性地比較一系列銅配合物催化的點擊化學反應，他們找到了一種適合用于細菌胞質內蛋白標記的銅離子配體（BTTP）。

　　 通過將BTTP-Cu（I）催化的點擊化學反應與非天然氨基酸插入技術相結合，研究人員成功地對細菌胞質內的酸性分子伴侶蛋白質進行了特異標記。利用這一技術，他們發展了適用于強酸性環境的蛋白質pH探針，測量出了大腸桿菌內膜兩側在強酸刺激（pH=3）下的pH梯度，并進一步計算獲得了強酸條件下跨越細菌內膜的質子動力勢（Protein Motive Force, PMF）。上述結果對于研究腸道致病菌抵御宿主胃酸侵蝕的分子機制具有重要意義。

　　該項工作是與美國Yeshiva University吳鵬教授，以及南京大學趙勁教授合作完成，陳鵬實驗室博士研究生楊麥云是該論文第一作者，該項工作得到了國家自然科學基金委、科技部、教育部、北大—清華生命科學聯合中心的資助。