分享一篇发表在Angew上的文章，题目为“Dual-Proximity Labeling Strategy Identifies TrxR1 as a Cuproprotein that Regulates Apoptosis via Caspase-3 S-Nitrosylation”，通讯作者是来自北京大学药学院的王晶教授以及中国科学院物理研究所的姜道华研究员，王教授的研究方向是用化学生物学深入研究肿瘤细胞内金属参与的相关蛋白调控机制，姜研究员的研究方向是冷冻电镜。

铜作为生命体必需的微量元素，细胞内铜稳态的维持依赖于复杂的铜结合蛋白网络。尽管铜蛋白的重要性日益凸显，但其全面鉴定仍面临巨大挑战。传统方法如固定化金属亲和色谱（IMAC）结合质谱技术，难以捕获低丰度铜蛋白或新型结合位点。邻近标记通过酶促标记邻近蛋白质，本文提出一种双邻近标记组合策略，以铜伴侣蛋白ATOX1为诱饵，分别融合APEX2和TurboID酶，在肺癌细胞H1299和正常细胞HEK293T中实现铜蛋白的高通量筛选。

作者通过ATOX1-APEX2和ATOX1-TurboID标记，分别鉴定1570和1387个富集蛋白，其中682个为共同候选者。GO和KEGG分析显示这些蛋白主要参与mRNA剪接、细胞周期调控和自噬等通路，且41%的蛋白含经典铜结合motif（如Cys/His重复序列）。TrxR1在两组质谱中均被鉴定，且有文献报道铜会影响其酶催化活性，因此作者选择其进行进一步研究。

作者后续通过SPR，ICP-MS等多个实验证明了TrxR1与Cu(I)的结合能力，并通过冷冻电镜解析TrxR1-Cu复合物结构（分辨率3.0 Å），首次揭示每个单体含三个铜结合位点，且其中一个铜结合位点Cu1位于N端氧化还原中心，直接参与催化。

最后作者证明了铜通过结合Cu1位点抑制TrxR1还原酶活性，且突变实验证实Cu1位点是活性调控关键。铜抑制TrxR1后，导致其底物Trx1氧化状态升高，削弱其去亚硝基化功能。在H1299细胞中，铜处理增加全局S-亚硝化蛋白水平，尤其是SNO-caspase-3累积，进而抑制caspase-3切割和凋亡激活。

总的来说，本研究通过创新性双邻近标记策略，首次系统验证TrxR1为关键铜蛋白，并通过冷冻电镜解析TrxR1-Cu复合物结构，最后还阐明铜通过抑制TrxR1/Trx1轴促进caspase-3 的S-亚硝化，从而抑制凋亡的机制。

本文作者：YDP

责任编辑：WYQ

DOI：10.1002/anie.202512913

原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202512913