介绍一篇发表在Nature chemical biology上的文章，题目为Cell-selective multiplexed bioorthogonal noncanonical amino acid tagging for nascent proteomics。通讯作者是来自波士顿学院的Eranthie Weerapana和Abhishek Chatterjee，他们课题组的研究方向分别是化学蛋白质组学和非经典氨基酸插入技术。

细胞蛋白质组是高度动态变化的，会响应内部和外部刺激而不断变化，因此需要发展高灵敏且正交的策略来进行时间分辨的蛋白质组学解析，传统细胞选择性的生物正交ncAA标记（BONCAT）主要依赖于工程化的甲硫氨酰tRNA合成酶突变体MetRS-NLL，尽管其应用广泛，却存在明显局限：标记速率有限，时间分辨率不足，缺乏多路复用能力。为解决这些问题，研究团队将目光转向了工程化的酪氨酰tRNA合成酶和色氨酰tRNA合成酶，它们能在极低表达水平下高效地将多种含点击化学基团的非经典氨基酸掺入新合成蛋白质中。

作者选择了他们此前报道的两种氨酰tRNA合成酶EcTrpRS-h14和EcTyrRS-VSMA，他们可以在加入带有生物正交手柄的非经典氨基酸后仅一分钟即可检测到明显的蛋白质标记信号，显示出这两种合成酶产生氨酰tRNA的高效性。两种合成酶都可以识别对应氨基酸带有不同生物正交基团的ncAA，而不会识别另一种氨基酸，表现出其进行多通道BONCAT蛋白质组学的潜力。

作者将这一策略应用在热休克条件下新生蛋白质组学的鉴定中，他们先在使用正常温度条件下用含炔基的底物标记预先存在的蛋白质组，然后在热休克条件下用含叠氮的底物标记新合成的蛋白质，最后富集这两组蛋白质进行质谱分析。结果显示，热休克主要影响新合成蛋白质组，包括多种分子伴侣和应激反应蛋白的表达上调，而预先存在的蛋白质组保持相对稳定。从而可以在单次实验中同时捕捉新旧蛋白质组变化的能力。

这一方法另一用是研究病原菌对于外界刺激的耐药响应。对于同源性较低的鲍曼不动菌，团队通过将关键活性位点突变“移植”至宿主自身的合成酶中，构建了适配宿主系统的工程酶，显著提升了标记效率。在应用层面，他们利用该系统研究了环丙沙星处理对鲍曼不动杆菌蛋白质组的影响，发现细菌能感知并上调其靶标拓扑异构酶的表达，这可能是抗生素耐药性产生的一种新机制。

总而言之，本文作者通过引入工程酪酰基-tRNA合成酶和色氨酸酰基-tRNA合成酶完成了新合成蛋白质的时间分辨表征。

本文作者：LYC

责任编辑：MB

DOI：10.1038/s41589-025-02039-3

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41589-025-02039-3