分享一篇发表在JACS上的文章, 文章的三位通讯作者分别是来自美国Sanford Burnham Prebys医学发现研究所的Guy S. Salvesen教授和来自弗罗茨瓦夫科技大学的Marcin Drag以及Marcin Poreba教授，Salvesen课题组研究重点在于酶途径在细胞的生命和死亡中的基本分子相互作用，Drag课题组从事设计和合成蛋白酶相关底物、抑制剂和活性探针，Poreba课题组从事开发与质谱流式细胞术兼容的酶选择性活性探针。
蛋白酶在健康和疾病的过程中起着关键作用。基因组学或转录组学对蛋白酶的分析能力是有限的，因为它们没有考虑到酶的活性，而即使是蛋白质组学分析，通常也不足以表明蛋白质组中哪一种特定的蛋白酶具有活性。这使得蛋白酶活性研究变得复杂，因为这些酶受到多个水平上的翻译后调节。在本文中作者提出“激活组”的概念并将其定义为蛋白质组的功能读数，它包含有关样本完整活性状态的信息。激活组可以利用诸如特异性抑制剂和基于活性的探针(activity-based probes, ABPs)等进行研究，其中，荧光标记的ABPs在揭示细胞和整个生物体中的激活组方面取得一定成果。然而，荧光发射光谱的重叠限制了可以并行检测和可视化的酶的数量，从而限制了它们在多参数分析中的应用。为了增加可以同时检测到的酶的数量，作者开发了镧系金属同位素标记的ABPs，并且用于质谱流式细胞成像技术（imaging mass cytometry）上，该技术将流式细胞术与高精度质量标记相结合，从而克服了信号重叠的问题。
为了进一步发展这一概念，作者利用了CyTOF (Cytometry by Time-Of-Flight)结合活性探针，用于可视化显示细胞群体中的单酶。作者选择了分别参与蛋白质加工和抗原提呈的半胱氨酸蛋白酶组织蛋白酶B，L、豆蛋白酶和负责宿主对病原体的防御的人中性粒细胞弹性蛋白酶作为研究模型，根据前期研究分别为这几种蛋白酶设计了选择性活性探针。随后作者研究了探针对重组蛋白酶和细胞系的特异性，并利用了质谱流式技术探索了在不同细胞群体的分布情况，进一步地联用激光研究了亚细胞结构中蛋白酶空间分布。接下来，作者的目标是进行多重质谱流式分析，包括应用活性探针（检测酶活性）和金属标记抗体（检测酶表达），为此作者设计了由13个参数（7个细胞标志物，3个抗体标志物和3个活性探针）研究人外周血单核细胞中的目标蛋白水解酶，并利用viSNE分析将高维数据映射到2D图像，以此获得了不同亚群中蛋白酶的表达和活性状态。
使用这些探针，作者能够鉴定四种具有不同活性位点几何构型的蛋白酶在不同细胞系的分布，在概念验证研究中，破译了单个外周血单核细胞中的组织蛋白酶、豆蛋白酶和人中性粒细胞弹性蛋白酶激活组指纹图谱。总之，这项工作为使用质谱流式细胞术检测多重酶活性提供了一个框架。
本文作者：MB
责任编辑：LYP
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c06762
原文引用：DOI：10.1021/jacs.0c06762
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