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针对细胞表面 redox 信号研究不足问题，研究人员开发结合差异硫醇标记与质谱的可重复工作流，系统绘制内皮细胞暴露于氧化剂后的氧化胞外蛋白。鉴定出数百个 redox 敏感靶点，涵盖分子伴侣等功能群，为血管生物学及其他病理生理中细胞表面 redox 动态研究提供新见解与平台。
在生命活动的精密调控网络中， redox 信号如同一位无形的 “信使”，通过蛋白质的氧化还原修饰（post-translational modifications, PTMs）调节着细胞的各种生理功能。其中，半胱氨酸残基的巯基（SH）氧化形成的可逆修饰，如亚磺酰化（SOH）、谷胱甘肽化（SSG）和二硫键（SS），在细胞信号传导中扮演着关键角色。这些修饰如同分子开关，通过硫醇 - 二硫键交换反应，由硫氧还蛋白（TRX）家族等氧化还原酶精确调控，进而影响蛋白质的结构、定位、稳定性和功能。
近年来，研究发现 redox 调控不仅局限于细胞内，在细胞外环境中也同样重要。血管系统中，细胞表面的 redox 信号已成为血管功能的关键调节因子，与心血管疾病密切相关。然而，由于研究方法的复杂性，细胞外 redox 蛋白质组的探索仍十分有限。已有的 redox 蛋白质组学策略，如马来酰亚胺 - 生物素开关法，在研究特定细胞区室如细胞外环境时面临挑战，且这些局部环境中的 redox 修饰往往细微且短暂，需要高灵敏度和选择性的富集与检测方法，这使得细胞外 redox 景观的绘制充满技术和生物学难题。
为解决这些问题，研究人员开展了一项关于血管内皮细胞中细胞外氧化靶点的研究，相关成果发表在《Journal of Proteomics》。该研究不仅揭示了细胞表面潜在的 redox 敏感靶点，还为未来在不同生物学背景下分析细胞外环境中的 redox 调控提供了有用工具。
研究采用的主要关键技术方法如下：利用人脐静脉内皮细胞（HUVECs），通过 differential 硫醇标记技术，使用含聚乙二醇（PEG）间隔臂的不同细胞不透性马来酰亚胺试剂（带或不带生物素）进行化学标记，结合质谱技术，对暴露于氧化剂的内皮细胞的氧化细胞外蛋白进行系统图谱绘制和定量分析，从而开展 redox 蛋白质组学研究。
研究结果
- ** redox 敏感靶点的鉴定 **：研究建立了全面的 redox 蛋白质组学工作流，使用质膜不透性硫醇标记，鉴定出 1159 种易受氧化的细胞表面和细胞外蛋白质。经二酰胺或尿酸氢过氧化物（HOOU）处理后，与对照组相比，分别有 377 种和 12 种 redox 调节蛋白的丰度发生差异变化。这些蛋白质代表了分子伴侣、黏附分子、囊泡相关蛋白、通道蛋白、受体和细胞骨架等多种类型，它们可能在多个信号通路中发挥相关作用。
- ** redox 调节氧化还原酶的发现 **：研究发现 11 种氧化还原酶受到二酰胺的 redox 调节，包括蛋白质二硫键异构酶（PDI）家族、过氧化物还原酶（PRDX）家族和静止素巯基氧化酶（QSOX）家族的成员。其中，重点关注了 PDI 家族的 TMX3（TMX3），首次证明了其在内皮细胞中的分泌。
研究结论和意义
研究结论表明，该研究揭示了细胞表面潜在的 redox 敏感靶点，并提供了一个有用的工具。这一成果的意义重大，从科学价值来看，它为 redox 生物学提供了新的见解，扩展了已知的 redox 敏感蛋白质库。从应用价值来讲，建立的灵活平台可用于研究血管生物学和其他病理生理背景下细胞表面的 redox 动态，有助于深入理解细胞外 redox 调控机制。对于医学研究而言，该研究为心血管疾病等相关疾病的诊断和治疗策略开发提供了新的思路和潜在靶点，因为细胞表面的 redox 信号作为血管功能的关键调节因子，在心血管疾病中具有重要作用，而新发现的这些 redox 敏感靶点和调节机制可能成为未来疾病干预的重要突破口。同时，所开发的 redox 蛋白质组学工作流具有良好的 reproducibility 和适用性，为后续在不同生物学系统中开展细胞外 redox 调控研究奠定了坚实的技术基础，将推动 redox 生物学领域的进一步发展。
