Geminal-dithiol-based precursors for reactive sulfur species  

基于二硫醇的活性硫前體  

來源：Chem. Commun., 2024, 60, 5606  

《化學(xué)通訊》2024年第60卷第5606頁  

 

摘要內(nèi)容  

研究了一種游離態(tài)偕二硫醇化合物（1,3-二苯基丙烷-2,2-二硫醇，1）作為反應(yīng)性硫物種（RSS）前體的性質(zhì)。該化合物在生理?xiàng)l件下可釋放H?S，其單亞硝基化產(chǎn)物（2）可作為NO供體，并能轉(zhuǎn)化為二硫環(huán)丙烷（3），后者具有硫轉(zhuǎn)移能力，可誘導(dǎo)蛋白質(zhì)過硫化修飾。

研究目的  

探索游離態(tài)偕二硫醇（非籠狀保護(hù)形式）作為多功能RSS供體的潛力，填補(bǔ)該類化合物在RSS釋放化學(xué)中的研究空白。

研究思路  

 

合成穩(wěn)定的游離態(tài)偕二硫醇1，評(píng)估其穩(wěn)定性及H?S釋放能力。  

 

對(duì)1進(jìn)行亞硝基化，獲得單亞硝基硫醇2，研究其NO釋放特性。  

 

將2轉(zhuǎn)化為二硫環(huán)丙烷3，驗(yàn)證其作為硫轉(zhuǎn)移試劑在蛋白質(zhì)過硫化中的應(yīng)用。

 

測量數(shù)據(jù)及研究意義  

（1）H?S釋放動(dòng)力學(xué)（圖1a）  

 

使用Unisense H?S微電極測量1在不同pH緩沖液（pH 5–8）中的H?S釋放曲線。  

意義：證實(shí)1在生理?xiàng)l件下可自發(fā)釋放H?S，且釋放效率呈pH依賴性（pH 8時(shí)最高），為理解其分解機(jī)制（消除反應(yīng)生成硫酮5）提供依據(jù)。  

 

（2）生物環(huán)境促H?S釋放（圖2）  

 

通過甲基藍(lán)法檢測硫酮中間體6在生物環(huán)境（半胱氨酸、細(xì)胞裂解液、血漿）中的H?S釋放量。  

意義：揭示生物分子可促進(jìn)硫酮6的H?S釋放，暗示其潛在生物活性可能源于硫羰基本身而非H?S。  

 

（3）NO釋放能力（圖4）  

 

利用熒光探針NO-red檢測2在不同pH條件下釋放的NO。  

意義：證明2可通過均裂S–N鍵釋放NO（酸性條件更高效），為新型NO/HNO供體設(shè)計(jì)提供思路。  

 

（4）蛋白質(zhì)過硫化誘導(dǎo)（圖5）  

用熒光探針SSP4檢測經(jīng)3處理的木瓜蛋白酶的過硫化水平。  

意義：首次證實(shí)二硫環(huán)丙烷3可直接將硫原子轉(zhuǎn)移至蛋白質(zhì)硫醇生成過硫化物，為蛋白質(zhì)翻譯后修飾研究提供新工具。

 

結(jié)論  

 

游離態(tài)偕二硫醇1是新型H?S供體，其釋放機(jī)制為消除反應(yīng)生成硫酮5/6。  

 

單亞硝基化產(chǎn)物2是首個(gè)含游離–SH和–SNO的分子，可作為NO/HNO供體。  

 

二硫環(huán)丙烷3是高效硫轉(zhuǎn)移試劑，能直接誘導(dǎo)蛋白質(zhì)過硫化修飾，為RSS研究提供多功能前體平臺(tái)。

 

Unisense電極數(shù)據(jù)的詳細(xì)研究意義  

 

使用丹麥Unisense微電極測量的H?S釋放動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)（圖1a）具有以下關(guān)鍵意義：  

定量驗(yàn)證釋放能力：直接證明游離態(tài)gem-dithiol 1在生理緩沖液中能持續(xù)釋放H?S（50 μM 1在pH 7.4釋放~50 μM H?S），推翻"游離態(tài)gem-dithiol均不穩(wěn)定"的固有認(rèn)知。  

 

揭示pH依賴性機(jī)制：數(shù)據(jù)顯示H?S釋放量隨pH升高而增加（pH 5: 30 μM → pH 8: 68 μM），支持1通過堿促進(jìn)的消除反應(yīng)生成H?S和硫酮5的路徑（Scheme 3），為優(yōu)化供體效率提供參數(shù)指導(dǎo)。  

 

確立釋放效率基準(zhǔn)：與籠狀gem-dithiol供體對(duì)比，1的釋放速率較慢且不完全，明確其作為"溫和型"H?S供體的定位，適用于需緩釋的場景。  

 

指導(dǎo)后續(xù)生物實(shí)驗(yàn)：數(shù)據(jù)表明1在pH 7.4緩沖液中釋放緩慢，提示后續(xù)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)需輔以硫酮6的生物激活研究（圖2），避免低估其生物學(xué)效應(yīng)。