Fluorierte Reagenzien in der Strukturproteomik

Abstract

Das Gebiet der Strukturproteomik befasst sich mit der umfassenden Kartierung von Proteinstrukturen, mit dem Ziel, die Beziehung zwischen Proteinsequenz, ‐struktur und ‐funktion zu verstehen. Die Kombination aus chemischer Markierung und Massenspektrometrie‐Analytik hat sich zu einem beliebten Ansatz für biologische Fragestellungen in der Strukturproteomik entwickelt. Hierbei sind biokompatible Reagenzien, die Proteine modifizieren, ohne deren höhere Ordnung zu beeinflussen, der Schlüssel zum Erfolg. Fluor ist bestens dafür bekannt, die physikochemischen Eigenschaften von Reagenzien zu verändern, und spielt daher in der Strukturproteomik eine immer bedeutendere Rolle. In diesem Kurzaufsatz beschreiben wir die Verwendung fluorierter Reagenzien im Bereich der Strukturproteomik. Dabei beziehen wir uns auf MS‐basierte Techniken: a) Affinitätsmarkierung b) Aktivitäts‐basiertes Protein‐Profiling (ABPP), c) Protein‐Footprinting sowie d) Protein‐Crosslinking. Unser Ziel ist es, den Stand der Forschung sowie die Entwicklungen und Anwendungen von fluorierten Reagenzien in der Proteinstrukturanalytik zusammenzufassen.

Free‐Radical Membrane Protein Footprinting by Photolysis of Perfluoroisopropyl Iodide Partitioned to Detergent Micelle by Sonication

“…Theo utcome extends,c onsiderably,anovel paradigm suggested in previous articles in this journal on footprinting membrane proteins [15] and on the use of fluorine chemistry in structural proteomics. [19,24,32] Our design steps include 1) reagent selection in terms of LogP,2 )reagent transfer to the membrane domain, 3) reagent photochemistry in the lipidlike medium to give free radicals (or other reactive species), and 4) tailored radical specificity/reactivity design to address the biochemical question at hand. Theresults suggest that this approach represents aproductive means to achieve adequatecoverage footprinting for membrane proteins,t or eport dynamic regions and residue location, and to accommodate expansion in many ways to include new reactive species, including free radicals from reagents modeled on the perfluoroalkyl system, carbenes, [15] and possibly carbocations.…”

“…[18] We reasoned that photolyzable reagents with high partition coefficients (P) into nonpolar solvents would be wellsuited for transmembrane labeling.W echose PFIPI because it has ah igh positive logP (Figure 1), small size,r eady availability,and suitability to form radicals upon 248 nm laser photolysis on the fast photochemical oxidation of proteins (FPOP) platform. [19] FPOP,i ni ts original conception, is ah ydroxyl radical (COH) protein footprinting approach that utilizes ap ulsed KrF laser (248 nm) to homolyze hydrogen peroxide in solution to COH. Thef ree radicals subsequently modify the side chains of proteins in situ.…”