阅读器会找到特定的修饰与之结合，那如果逆向思维，我们“模拟”出修饰，阅读器还是会“乖乖地”跑过来与之结合，这就是开发化学探针的基本思路。

在这些探针中，有一种是共价探针，它通过共价键和蛋白结合，因此这种结合更加牢固，该方法被称为共价交联策略。在天然状态下，阅读器和甲基化修饰结合，并不是通过共价交联，自然状态下的结合“灵活而松散”。但是，在实验室里，共价交联的优势就体现出来了，这种结合方式足够牢固，方便后续通过其他手段鉴定出蛋白。

目前领域内主要使用双吖丙啶为代表的光交联基团，它们在紫外光的激发下形成的活性中间体“大力出奇迹”，会和各种蛋白交联。所以，该类光交联基团需要在阅读器蛋白所结合的甲基化赖氨酸位点附近被引入来实现特定的交联。

这种设计下，“鱼钩”和“鱼饵”被置于“鱼线”上的不同位置，所以二者的相对位置就显得尤为重要，只有鱼钩和鱼饵的距离足够合适，想要的鱼才能够上钩。稍有不慎，“鱼钩”很容易钓到各种不想要的“鱼”，对实验造成干扰。

那么，该如何开发一个全新的“鱼钩”？吴明轩团队的思路，就是让“鱼钩”和“鱼饵”成为一个整体。 

基于此设想，团队成员开始研究想要钓取的“鱼嘴”结构——在赖氨酸甲基化阅读器里，其结合口袋为若干个芳香残基形成的芳香笼。通俗地讲，芳香笼可以“识别”到赖氨酸的甲基化，并与之结合。芳香笼形成一个富电子的“口袋”，可以说是阅读器结合甲基化赖氨酸的“核心部件”。

灰色部分就是阅读器蛋白，我们可以把它比做“鱼”，它和甲基化修饰结合的空间，称之为口袋，也可以理解成“鱼嘴”。图中，三个绿色基团是组成芳香笼的芳香残基，黄色是含有甲基化赖氨酸的多肽。

通过对鱼嘴结构的分析，吴明轩团队用硫原子替换氮原子，设计了二甲基硫鎓的活性基团作为“鱼钩”。这个全新的“鱼钩”，一方面自带“诱饵”的能力，能找到“鱼嘴”，另一方面还能与“鱼嘴”中的芳香残基色氨酸发生共价交联，从而牢牢地与之结合。

实验早期迎来了初步进展，团队成员发现探针可以找到阅读器蛋白的“口袋”并与之结合，然而，在推进共价交联的实验过程中他们却经历了一段漫长的困顿期。虽然在理论上硫鎓基团与色氨酸有潜在交联活性，但他们在进行了大半年的实验后，仍旧无法实现该共价交联反应。

转机出现在实验条件的调整上。实验团队发现，在紫外光激发下，二甲基硫鎓能够选择性地与口袋内色氨酸上富电子的吲哚基团共价交联。

“关键的时刻，被光推了一把。”吴明轩说。

紫外光激发下，单电子转移的反应策略

按照实验的流程，实验团队先是在重组蛋白上验证了硫鎓探针对阅读器蛋白交联具有普适性。然后，团队成员进一步将硫鎓探针应用到细胞核样品，通过蛋白质组学鉴定到大部分已知的阅读器蛋白，同时还找到了此前未知的阅读器蛋白。

面对这种新发现的阅读器蛋白，实验室通过质谱技术进一步锁定口袋内发生交联的色氨酸，以便进一步了解新阅读器的功能。基于硫鎓探针具有位点特异性交联的特性，吴明轩实验室联合中国科学院大连化学物理研究所张丽华团队开发了交联质谱鉴定方法——该方法不仅能够检测到交联的蛋白，还能确定口袋内交联的关键色氨酸。

在细胞核提取物中“钓取”阅读器蛋白示意图

吴明轩实验室开发的基于二甲基硫鎓的共价探针，实现了基于阅读器蛋白结合活性的位点选择性交联，相比领域传统方法有若干优势——

首先，由于硫鎓可直接模拟甲基化赖氨酸，因此无需优化其引入位点，所以合成相对简便。其次，硫鎓基团只与芳香笼 “口袋”内具有相互邻近作用的色氨酸发生交联，极大地降低了非特异性交联带来的问题。

吴明轩表示，新的“鱼钩”将会为赖氨酸甲基化研究提供新的工具，同时在该项研究中所开发的新的反应策略——硫鎓介导的色氨酸选择性光交联——也拥有广阔的应用前景，特别是同样拥有芳香笼的蛋白，例如胆碱和甜菜碱结合蛋白的相关研究。