Persulfidation

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

Persulfidation (referred to in older literature as sulfhydration) is a type of post-translational modification of proteins involving addition of a sulfur molecule onto a reactive thiol (-SH) group of a cysteine residue, forming a species known as a hydropersulfide (-SSH).[1] Persulfidation occurs in plants,[2] animals,[3] and throughout all kingdoms.[4] It is a redox mechanism that regulates diverse biological processes in hydrogen sulfide (H2S) signaling by regulating protein functions and/or subcellular localizations.[5][6] Protein persulfidation is thought to be major mechanism by which H2S acts as an antioxidant, in addition to the bioorganic chemistry of persulfides themselves.

Hydropersulfides are unstable and react readily with thiols, making identification and quantification difficult.[7] Typical chemistry for detecting protein persulfidation takes advantage of the nucleophilicity of the persulfide anion, which is the major protonation state at physiological pH: alkylating agents such as iodoacetamide derivatives and N-ethylmaleimide have traditionally been used to trap persulfides as disulfides for analysis. However, disulfides β to olefins and carbonyl groups, which may be formed by these trapping reagents, are also susceptible to elemental sulfur extrusion to form thioethers.[8][9]

Selective detection of persulfides on proteins may be accomplished using a "tag-switch" protocol:[4]

HS-Protein-S-S– + 2 Tag1 → Tag1-S-Protein-S-S-Tag1

Tag1-S-Protein-S-S-Tag-1 + Tag2 → Tag1-S-Protein-S-Tag2 + Tag1-S–

تُضاف إلى جميع تعديلات السيستين النيوكليوفيلية (السيستين، سلفينات السيستين، بيرسلفيد السيستين ) علامة إلكتروفيلية (Tag1)، بينما لا تُعدّل ثنائيات الكبريتيد وحالات الأكسدة الأعلى مثل السلفينات والسلفونات . ينتج عن تفاعل البيرسلفيد مع عامل ألكلة نوع إلكتروفيلي (ثنائي كبريتيد)، والذي يمكنه التفاعل مع نيوكليوفيل ضعيف مرتبط بعلامة ثانية (Tag2) لتفعيل العلامة على البيرسلفيد المُحتجز.

يمكن عكس هذا التعديل إلى ثيول بواسطة عوامل اختزال كيميائية خارجية مثل ثنائي ثيوتريتول (DTT) أو TCEP ، وعوامل اختزال بيولوجية مثل الجلوتاثيون ، وبروتينات مثل الثيوريدوكسين أو الجلوتاريدوكسين . [ 10 ] [ 11 ]

مراجع

  1. ↑ إم آر فيليبوفيتش، الكبرتة (الكبرتة الكبريتية) وكبريتيد الهيدروجين. دليل علم الأدوية التجريبي 230 (2015) 29-59
  2. ↑ أ. أروكا، أ. سيرنا، س. غوتور، و ل. روميرو، س.، الكبرتة: تعديل ما بعد الترجمة للسيستين في الأنظمة النباتية. علم وظائف النبات 168 (2015) 334-342
  3. ↑ ك. مصطفى، م.م. جاد الله، ن. سين، س. كيم، و. مو، س.ك. غازي، ر.ك. بارو، ج. يانغ، ر. وانغ، و س.هـ. سنايدر، إشارات كبريتيد الهيدروجين من خلال كبرتة البروتين. ساينس سيجنال. 2 (2009) ra72
  4. 1 2 زيفانوفيتش ج، كوروسيس إي، كول جيه بي، أدهيكاري ب، بورساك ب، شوت-رو س، بيتروفيتش د، ميلجكوفيتش جيه إل، توماس-لوبيز د، جونغ واي، ميلر إم، ميتشل إس، ميلوسيفيتش في، غوميز جيه إي، بنهار إم، غونزاليس-زورن ب، إيفانوفيتش-بورمازوفيتش آي، توريغروسا آر، ميتشل جيه آر، وايتمان إم، شوارتز جي، سنايدر إس إتش، بول بي دي، كارول كيه إس، فيليبوفيتش إم آر. الكشف الانتقائي عن البيرسلفيد يكشف عن تأثيرات مضادة للشيخوخة محفوظة تطوريًا للكبرتة. Cell Metab. 30(6)، 1152-1170 (2019)
  5. ↑ أ. أروكا، سي. غوتور، و إل سي روميرو، إشارات كبريتيد الهيدروجين في النباتات: الأدوار الناشئة لكبرتة البروتين. فرونتيرز في علوم النبات 9 (2018)
  6. ↑ فيليبوفيتش إم آر، زيفانوفيتش جيه، ألفاريز بي، بانيرجي آر. البيولوجيا الكيميائية لإشارات كبريتيد الهيدروجين من خلال عملية البيرسلفيديشن. مراجعة كيميائية 118(3)، 1253-1337 (2018)
  7. ↑ يانغ، تشون تاو؛ ديفاري-بايز، نيلمي أو.؛ ​​هامسات، أكيل؛ فو، شياو دونغ؛ شيان، مينغ (2020). " الكبريتات: الكيمياء، والبيولوجيا الكيميائية، وأهميتها في الصحة والمرض" . مضادات الأكسدة وإشارات الأكسدة والاختزال . 33 (15): 1092-1114 . doi : 10.1089/ars.2019.7889 . PMC 7583347. PMID 31547682 .  
  8. ↑Bogdándi, Virág; Ida, Tomoaki; Sutton, Thomas R; Bianco, Christopher; Ditrói, Tamás; Koster, Grielof; Henthorn, Hillary A; Minnion, Magda; Toscano, John P; van der Vliet, Albert; Pluth, Michael D; Feelisch, Martin; Fukuto, Jon M; Akaike, Takaaki; Nagy, Péter (2019). "Speciation of reactive sulfur species and their reactions with alkylating agents: do we have any clue about what is present inside the cell?". British Journal of Pharmacology. 176 (4): 646–670. doi:10.1111/bph.14394. ISSN 1476-5381. PMC 6346080. PMID 29909607.
  9. ↑Schilling, Danny; Barayeu, Uladzimir; Steimbach, Raphael R.; Talwar, Deepti; Miller, Aubry K.; Dick, Tobias P. (2022). "Commonly Used Alkylating Agents Limit Persulfide Detection by Converting Protein Persulfides into Thioethers". Angewandte Chemie International Edition. 61 (30) e202203684. doi:10.1002/anie.202203684. ISSN 1521-3773. PMC 9401046. PMID 35506673.
  10. ↑Wedmann R, Onderka C, Wei S, Szijártó IA, Miljkovic JL, Mitrovic A, Lange M, Savitsky S, Yadav PK, Torregrossa R, Harrer EG, Harrer T, Ishii I, Gollasch M, Wood ME, Galardon E, Xian M, Whiteman M, Banerjee R, Filipovic MR. Improved tag-switch method reveals that thioredoxin acts as depersulfidase and controls the intracellular levels of protein persulfidation. Chem Sci. 7(5), 3414-3426 (2016)
  11. ↑É. Dóka, I. Pader, A. Bíró, K. Johansson, Q. Cheng, K. Ballagó, J.R. Prigge, D. Pastor-Flores, T.P. Dick, E.E. Schmidt, E.S.J. Arnér, and P. Nagy, A novel persulfide detection method reveals protein persulfide- and polysulfide-reducing functions of thioredoxin and glutathione systems. Science Advances 2 (2016)