化学家开发了一种检测蛋白质变化的方法，该变化可能预示着癌症，阿尔茨海默氏病，糖尿病和其他主要疾病的早期阶段。Angewandte Chemie发表了由Emory大学和Auburn大学的化学家领导的研究成果。结果为研究独特的蛋白质修饰和各种病理之间的联系提供了一种新颖的策略。

该论文的资深作者，埃默里化学副教授莫妮卡·拉杰(Monika Raj)说：“当治疗可能更有效时，我们使用新的化学方法获得的知识具有提高早期发现肺癌等疾病的能力。” 。“对蛋白质修饰的详细了解也可能有助于为患者提供个性化的靶向治疗，以提高药物的抗癌功效。”

研究人员提供了使用他们的方法检测单个蛋白质修饰或单甲基化的概念证明。他们的实验室实验是对大肠杆菌和其他非人类生物表达的蛋白质赖氨酸进行的。

赖氨酸是生命必需的九种必需氨基酸之一。赖氨酸在人体中合成后，可能发生蛋白质变化，称为甲基化。甲基化是一种生化过程，可将一个碳原子和三个氢原子从一种物质转移到另一种物质。这样的修饰可以以单(单甲基化)，双(二甲基化)或三(三甲基化)形式发生。去甲基化逆转了这些修饰。

甲基化和脱甲基化的细微调节可调节体内许多系统的生物通断开关，例如代谢和DNA产生。

Emory博士Ogonna Nwajiobi说：“在正常状态下，甲基化过程会产生必要的修饰，以保持身体的机能和健康。” 化学专业的学生，​​论文的第一作者。“但是这个过程可能会被劫持，造成可能导致疾病的修改。”

他补充说，赖氨酸的修饰与人类许多癌症和其他疾病的发展有关。

奥本大学的Sriram Mahesh是该论文的第一作者。同样来自奥本的Xavier Streety是合著者。

Raj实验室专门研究开发有机化学工具来理解和解决生物学问题，该实验室想设计一种方法来检测生物体表达的赖氨酸的单甲基化标记。单甲基化的检测尤其具有挑战性，因为它在赖氨酸修饰的体积，电荷或其他特征方面可忽略不计。

研究人员设计了化学探针，即富含电子的重氮离子，仅能在他们可以控制的某些生物相容性条件下与单甲基化位点耦合，包括特定的pH值和电子密度。他们使用质谱和核磁共振技术证明他们有选择地击中了正确的目标，并确认了原子在这些位点的耦合。

该方法是独特的，因为它直接靶向单甲基化位点。该方法的另一个独特之处在于它在酸性条件下是可逆的，从而使研究人员能够解离原子并重新生成单甲基化位点的原始状态。

拉吉实验室现在计划与埃默里(Emory)的Winship癌症研究所的研究人员合作，对从肺癌患者身上采集的组织样本测试这种新方法。目的是了解患有和不患有肺癌的人的赖氨酸单甲基化位点的差异。

Nwajiobi解释说：“这就像是一次钓鱼探险。” “第一步是使用我们的方法在组织样本中找到赖氨酸单甲基化位点，由于其丰度低，很难做到这一点。一旦找到了位点，我们的方法便可以使我们逆转与化学试剂的偶联探针，因此可以以完整的原始形式来研究站点的功能。”

需要实用的方法来及早发现许多疾病，例如肺癌，以帮助改善患者的预后。拉吉说：“如果我们能开发出更多早期发现肺癌的方法，那可能会为大大提高存活率的治疗方法打开大门。”

研究人员希望研究在肺癌不同阶段的患者之间，有或没有该家族病史的患者之间以及抽烟者与不抽烟者之间的赖氨酸单甲基化差异。拉吉说，从这些分析中获得的知识可以为更个性化，针对性的治疗奠定基础。

她的实验室还在开发化学工具，以选择性地检测赖氨酸二甲基化和三甲基化位点，以帮助更全面地表征赖氨酸甲基化在疾病中的作用。

拉吉说：“我们希望其他研究人员也将运用我们的方法以及我们正在开发的化学工具，以更好地理解与赖氨酸甲基化有关的一系列癌症和许多其他疾病。”

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