分享一篇发表在JACS上的文章，题为：Thiiranes: Intelligent Molecules for S‑Persulfidation。本文的通讯作者是来自韩国江陵原州大学的Chung-MinPark。
反应性含硫物质（RSS），例如硫化氢（HS）、过硫化物（RSSH）和多硫化物（RSSR'），对于各种生理和病理过程中的氧化还原调节至关重要。例如过硫化物具有亲电性，能够促进蛋白质过硫化修饰（RSH至RSSH），从而对氧化应激和氧化还原过程发挥重要的调节和保护作用。
在体内，过硫化物是由转硫酶产生的（图1A）。目前，研究人员开发了含有笼状过硫化物部分的过硫化物供体，在特定触发条件下释放过硫化物，用于过硫化物的药理学潜力测试（图1B）。此外，多硫化物（RSSnSR）和无机盐（Na2Sn）通常被用作过硫化物的等价物和将硫醇转化为过硫化物的工具。然而，多硫化物在水溶液中不稳定，而无机盐由于不稳定性也通常混有其他含硫物质。此外，亲核进攻生成过硫化物是不可控的。因此，该研究领域需要稳定且精确地将细胞内硫醇和蛋白质半胱氨酸（蛋白质-SH）转化为相应的过硫化物和蛋白质过硫化物（蛋白质-SSH）的工具。
本文报道了一种基于环硫乙烷的过硫化工具，能够直接、精确地将硫醇转化为相应的过硫化物。作者选择了多取代的环硫乙烷，以避免硫醇亲核进攻三元环上的碳从而引发开环反应。最初，作者选取了苯基取代的环硫乙烷（3a），用二十当量的BzNH-Cys[SH]-OMe（4）反应两周后仍未完成，且仅产生了微量的烯烃（5a）。为了增加环硫乙烷中硫原子的亲电性，作者将其中一个苯基换成了三氟甲基（3b），但亲电性并没有得到改善。于是作者又制备了含有弱吸电子基团丙二酸二甲酯的环硫乙烷3c（HIK-1）和3d（HIK-2），两者在室温下都能在30分钟内完全消耗。 为了进一步证明转硫过程，作者分别利用荧光探针WSP-5和DSP-3检测H2S和 H2S2。将HIK-1与过量的 GSH在PBS 缓冲液中孵育20分钟后加入WSP-5，产生强烈荧光，表明GSSH的产生。若用Na2S处理HIK-1后加入DSP-3，反应在1分钟内完成并发出强烈荧光，表明H2S2的产生。此外，HPLC分析显示硫醇对三元环上的碳原子没有发生亲核进攻。图3. HIK-1与硫醇反应释放过硫化物的机制，以及对H2S（B：(1) 150μM HIK-1; (2) 1mM GSH; (3) 150μM HIK-1+1mM GSH; (4) 100μM Na2S）和H2S2（C：(1) 100μM HIK-1; (2) 100μM Na2S; (3) 100μM HIK-1+1mM GSH; (4) 100μM HIK-1+100μM Na2S; (5) 接下来，作者将HeLa细胞与HIK-1（100μM）一起孵育60分钟，对照组4B（Na2S）证明WSP-5能够成功检测细胞内的H2S。添加HIK-1作用于细胞会导致荧光信号显著增加（图4C），证实HIK中的硫原子被有效地转移到细胞内的RSH中并生成RSSH。此外，增加GSH浓度后，荧光强度几乎没有差异（图4D）。证明HIK-1完全被细胞内高浓度的RSH转硫。H2S2的检测结果表明，细胞中从HIK-1转硫到 H2S 产生 H2S2 的荧光信号较弱（图4K）。这是由于细胞中H2S浓度较低，因此，随着Na2S浓度的增加，对H2S2的荧光响应也随之增加。 最后，作者验证了HIK-1是否可以用于蛋白质修饰。作者以BSA为模型，通过胰蛋白酶消化和LC-MS/MS分析对标记的BSA进行表征。如图5所示，观察到了带有标记的CysS34-S-Bm残基13的片段, 转化率为 76%。图5. LC-MS/MS分析BSA中Cys34标记和未标记胰蛋白酶肽的反应示意图和提取离子色谱图。 综上所述，作者证明了环硫乙烷可将生物硫醇直接转化为相应的过硫化物。此外，它还能快速有效地进行蛋白质巯基的过硫化修饰。加强了研究人员对氧化还原信号的理解，并对过硫化物的生理和医学作用提供了更清晰的理解。DOI: 10.1021/jacs.3c12908Link: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c12908
