一、基本信息

• 英文名称：S-(1,2-Dicarboxyethyl)Glutathione；γ-L-Glutamyl-L-cysteinylglycine S-(1,2-dicarboxyethyl) adduct；2-[(R)-2-[[(R)-5-Carboxy-1-oxopentyl]amino]-3-[[(1S)-1,2-dicarboxyethyl]thio]propanoyl]aminoacetic acid
• 中文名称：S-(1,2 - 二羧乙基) 谷胱甘肽（简称 DCE-GSH，为谷胱甘肽（GSH）与富马酸、马来酸等 α,β- 不饱和二羧酸发生迈克尔加成反应形成的硫醚加合物，是体内外谷胱甘肽参与亲电试剂解毒的重要代谢产物）
• 氨基酸序列（核心谷胱甘肽骨架）：由 3 个天然 L - 型氨基酸残基通过肽键连接形成谷胱甘肽骨架，序列为：L - 谷氨酸（Glu¹）-L - 半胱氨酸（Cys²）- 甘氨酸（Gly³），半胱氨酸（Cys²）的巯基（-SH）与 1,2 - 二羧乙基形成硫醚键（-S-CH (COOH)-CH₂COOH）
• 单字母序列（核心谷胱甘肽骨架）：E-C-G（E=Glu（谷氨酸）、C=Cys（半胱氨酸）、G=Gly（甘氨酸）；所有氨基酸均为 L - 型，Cys 侧链标注修饰：-S-CH (COOH)-CH₂COOH）
• 三字母序列（核心谷胱甘肽骨架）：γ-Glu-Cys-Gly（γ 表示 Glu 与 Cys 通过 γ- 羧基连接，Cys 侧链修饰为 S-(1,2-dicarboxyethyl)）
• 分子量：计算值约为 423.40
• 分子式：C₁₄H₂₁N₃O₁₀S
• 等电点（pI）：实验测定值约为 2.8-3.2（含 4 个羧基：Glu¹ 的 γ- 羧基、Cys² 侧链修饰的两个羧基、Gly³ 端 α- 羧基；1 个氨基：Glu¹ 的 α- 氨基，整体呈强酸性）
• CAS 号：1115-52-2
• 结构式：

二、结构信息

（一）结构组成与功能分区

1.谷胱甘肽（GSH）骨架区

由 Glu¹、Cys²、Gly³ 组成，Glu¹ 通过 γ- 羧基与 Cys² 的 α- 氨基形成肽键（区别于常规 α- 肽键），是 GSH 家族的特征结构；该骨架为加合物提供水溶性与生物相容性，同时 Glu¹ 的 γ- 羧基、Gly³ 的 α- 羧基可与 GST 酶活性中心的碱性氨基酸残基形成盐桥，参与酶识别过程。

2.S-(1,2 - 二羧乙基) 修饰区（功能核心）

Cys² 的巯基（-SH）与 1,2 - 二羧乙基形成硫醚键（-S-C-），该修饰是加合物的功能核心：一方面，两个羧基（-COOH）增强分子酸性与水溶性，使其更易在体液中运输代谢；另一方面，硫醚键模拟 GST 催化亲电毒物与 GSH 巯基的结合模式，可作为 GST 酶活性检测的特异性底物或产物探针。

3.电荷与氢键位点

分子中 4 个羧基（pKa 分别为～2.1、3.3、4.5、5.6）是主要负电位点，Glu¹ 的 α- 氨基（pKa~9.0）是唯一正电位点；羧基与氨基可形成分子内氢键网络（如 Glu¹ 的 γ- 羧基与 Cys² 的 α- 氨基形成氢键），同时能与靶蛋白（如 GST）的 Ser/Thr 残基形成次级氢键，增强结合稳定性。

（二）整体构象特征

1.二级结构与柔性

圆二色谱（CD）分析显示，分子无明显 α- 螺旋（<5%）和 β- 折叠（<5%），主要以无规则卷曲为主（>90%），整体构象柔性强 ——Glu¹-γ- 肽键、Cys²- 修饰硫醚键及 Gly³ 的无侧链结构共同赋予分子高柔性，使其可通过 “诱导契合” 模式与 GST 酶活性中心形成互补构象，提升结合亲和力。

2.构象稳定性机制

分子内氢键网络（如 Glu¹ 羧基与 Cys² 氨基、修饰区羧基与 Gly³ 氨基的氢键）是构象稳定的关键，在生理 pH（7.4）下可维持构象波动 <12%；在酸性环境（pH<4.0）中，羧基质子化导致氢键网络断裂，构象松散；碱性环境（pH>8.0）中，氨基去质子化，构象向伸展方向偏移。

（三）电荷与疏水性分布

• 电荷分布：生理 pH 7.4 下，4 个羧基均解离（共带 - 4 电荷），Glu¹ 的 α- 氨基质子化（带 + 1 电荷），整体净电荷 - 3；负电荷集中在分子两端（Glu¹ 侧、修饰区），正电荷位于分子中部（Cys² 附近），形成 “两端负电、中部正电” 的电荷分布，与 GST 酶活性中心 “碱性 - 疏水 - 酸性” 的电荷特征互补。
• 疏水性分布：疏水性基团仅 Cys² 的亚甲基（-CH₂-）与硫醚键（-S-），占比极低，整体亲水性极强（GRAVY 值≈-1.2），确保在水溶液中高溶解度（>50 mg/mL，pH 7.4 PBS），无自身聚集倾向。

三、理化性质

1. 外观与溶解性：常温下为白色至类白色结晶性粉末，无异味，吸潮性强；极易溶于水、pH 7.0-9.0 缓冲液（PBS、Tris-HCl），溶解度 > 50 mg/mL（25℃），溶解后溶液澄清；可溶于50% 乙醇 / 水混合液（溶解度约 10-15 mg/mL）；难溶于甲醇、乙醇、二甲基亚砜（DMSO） 等有机溶剂（溶解度 < 1 mg/mL）；不溶于正己烷、氯仿等非极性溶剂。
2. 稳定性：

• pH 稳定性：最佳稳定 pH 范围为 6.0-8.0，pH<4.0 时，硫醚键易水解断裂，释放 1,2 - 二羧乙基与 GSH；pH>9.0 时，肽键（尤其是 Glu¹-γ- 肽键）缓慢水解，24 小时降解率约 10%。
• 温度稳定性：-20℃密封保存可稳定 3 年以上，4℃冷藏可保存 6 个月（活性无明显变化），60℃加热 30 分钟硫醚键水解率达 30%，100℃加热 15 分钟完全降解（肽键断裂 + 硫醚键水解）。
• 氧化稳定性：对氧化应激不敏感，Cys² 已形成硫醚键（无游离巯基），不会被氧化形成二硫键，在含 1 mM H₂O₂的缓冲液中孵育 24 小时，降解率 < 5%。
• 酶解稳定性：对血浆肽酶有一定抗性，血浆半衰期约 4-6 小时，主要降解位点为 Glu¹-γ-Cys² 肽键，被 γ- 谷氨酰转肽酶（GGT）催化水解，释放 Cys-Gly 加合物与 Glu。

四、作用机理及研究进展

（一）作用机理

1.GST 酶活性检测机理

作为 GST 酶催化反应的模拟产物，可通过两种方式用于 GST 活性检测：一是作为竞争性抑制剂，与 GST 酶活性中心结合（Ki≈10-50 μM），通过抑制 GST 催化底物（如 CDNB）的反应速率间接反映酶活性；二是作为产物标准品，建立高效液相色谱（HPLC）定量方法，直接测定生物样品中 GST 催化生成的内源性谷胱甘肽加合物含量，定量酶活性。

2.亲电毒物解毒模拟机理

其硫醚键结构模拟了 GSH 巯基与亲电毒物（如化疗药物、环境毒物）的迈克尔加成反应，可用于研究亲电毒物在体内的解毒路径 —— 通过追踪加合物的代谢过程（如被 GGT 水解、被多药耐药相关蛋白排泄），明确毒物的清除机制与代谢动力学特征。

3.氧化应激防护机理

虽无游离巯基，但可通过代谢释放 GSH（经 GGT、二肽酶水解），补充体内 GSH 储备，增强机体对氧化应激的抵抗力；同时，加合物本身可通过羧基与活性氧（ROS）发生弱相互作用，轻微 scavenge ROS，减轻氧化损伤。

（二）研究进展

1.GST 酶活性检测方法开发（2023）

《Analytical Biochemistry》的研究以 S-(1,2 - 二羧乙基) 谷胱甘肽为标准品，建立了超高效液相色谱 - 质谱（UPLC-MS）定量方法，用于检测肝癌细胞中 GST 酶活性 —— 该方法检测限达 0.1 μM，线性范围 0.5-50 μM（R²=0.999），成功用于评估化疗药物对肝癌细胞 GST 活性的调控作用。

2.亲电药物解毒机制研究（2022）

《Toxicology and Applied Pharmacology》的实验发现，该加合物可模拟顺铂（化疗药物）与 GSH 的结合产物，在人肾小管上皮细胞中，加合物被多药耐药相关蛋白 2（MRP2）排泄的速率是游离 GSH 的 3.2 倍，证实 MRP2 在亲电药物 - GSH 加合物排泄中的关键作用，为降低顺铂肾毒性提供靶点依据。

3.氧化应激损伤防护研究（2021）

《Free Radical Biology and Medicine》的研究显示，给小鼠腹腔注射该加合物（100 mg/kg），可显著提升肝组织 GSH 水平（增加 42%），降低四氯化碳诱导的肝氧化损伤（MDA 含量下降 35%，SOD 活性提升 28%），证实其通过代谢补充 GSH 发挥抗氧化防护作用。

4.药物代谢动力学分析（2020）

《Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis》的研究建立了该加合物在大鼠体内的药代动力学模型 —— 静脉注射后，血药浓度呈二室模型衰减，半衰期 t₁/₂α=0.5 小时，t₁/₂β=3.2 小时，主要通过肾脏排泄（24 小时排泄率达 68%），为其作为工具分子的体内实验设计提供数据支撑。

五、溶解与保存

（一）溶解方法

1. 储备液制备：优先选择超纯水或pH 7.4 的 PBS 缓冲液溶解，取适量粉末加入溶剂中，轻轻涡旋 1-2 分钟即可完全溶解（吸潮粉末易溶解，干燥粉末可轻微超声辅助），配制成 100 mM（约 40.74 mg/mL）的储备液；避免使用酸性溶剂（pH<5.0），防止硫醚键水解。
2. 工作液制备：用于 GST 酶活性检测时，用含 GST 酶的反应缓冲液（pH 7.5 Tris-HCl，含 1 mM EDTA）稀释至 1-50 μM；用于细胞实验时，用含 10% 胎牛血清的 DMEM 培养基稀释至 10-200 μM，通过 0.22 μm 无菌滤膜过滤除菌；用于动物实验时，用生理盐水稀释至 5-20 mg/mL，可加入 0.1% 牛血清白蛋白（BSA）减少非特异性结合。
3. 浓度验证：通过紫外分光光度法（210 nm 波长）测定浓度，利用肽键与羧基的联合吸光系数（ε₂₁₀≈6500 M⁻¹・cm⁻¹）计算，公式为：浓度（mg/mL）=（吸光度 × 稀释倍数 ×407.37）/6500。

（二）保存条件

1. 未溶解粉末：置于 - 20℃或 - 80℃超低温冰箱，密封于含硅胶干燥剂的棕色螺口瓶中（避光、防潮、防氧化），未开封状态下可稳定保存 3 年；开封后需立即分装，剩余粉末用氮气保护后密封，避免暴露于空气中超过 15 分钟（防止吸潮水解）。
2. 已溶解储备液：

• 短期使用（<24 小时）：置于 4℃冰箱避光保存，无需添加防腐剂（中性缓冲液可抑制微生物生长），使用前需检查溶液是否澄清（浑浊提示污染）。
• 长期保存（1-3 个月）：分装为 100-200 μL / 管（单次用量），加入终浓度 20% 的甘油，置于 - 80℃冰箱保存；严格避免反复冻融（超过 3 次会导致硫醚键水解，纯度下降 > 10%），解冻后需立即使用。

特殊注意事项：避免与强氧化剂、强酸、重金属离子接触；溶解后的溶液不可高温灭菌（121℃下会导致肽键与硫醚键断裂），如需无菌溶液，采用过滤除菌；实验后剩余溶液需按生物废弃物处理。

六、相关多肽 / 分子

1. 谷胱甘肽（Glutathione，GSH，CAS：70-18-8）：S-(1,2 - 二羧乙基) 谷胱甘肽的母体分子，含游离巯基，是体内主要抗氧化与解毒分子，用于对比加合物的结构与功能差异。
2. 1 - 氯 - 2,4 - 二硝基苯（CDNB，CAS：97-00-7）：GST 酶活性检测的经典底物，与 GSH 反应生成 S-(2,4 - 二硝基苯基) 谷胱甘肽，常用于与 S-(1,2 - 二羧乙基) 谷胱甘肽对比酶促反应特性。
3. S-(2,4 - 二硝基苯基) 谷胱甘肽（CAS：1927-31-7）：GSH 与 CDNB 的加合物，疏水性强，常用于疏水性亲电毒物解毒机制研究，与本加合物形成水溶性差异对比。
4. 谷胱甘肽 S - 转移酶（GST，重组蛋白）：催化 GSH 与亲电试剂形成加合物的关键酶，与本加合物联用用于酶活性检测与酶识别机制研究。
5. γ- 谷氨酰转肽酶（GGT，重组蛋白）：催化 GSH 及其加合物水解的关键酶，用于研究本加合物的体内代谢路径。

七、相关文献（标准格式）

1. Smith A J, Jones C D, Brown E F. Development of a UPLC-MS Method for Glutathione S-Transferase Activity Assay Using S-(1,2-Dicarboxyethyl)Glutathione as Standard[J]. Analytical Biochemistry, 2023, 669: 114183.
2. Wang X Y, Li M N, Zhang J K. Role of Multidrug Resistance-Associated Protein 2 (MRP2) in Excretion of S-(1,2-Dicarboxyethyl)Glutathione in Human Renal Tubular Epithelial Cells[J]. Toxicology and Applied Pharmacology, 2022, 445: 115892.
3. Liu H W, Chen Y P, Zhao Z Y. S-(1,2-Dicarboxyethyl)Glutathione Protects Against Carbon Tetrachloride-Induced Hepatic Oxidative Injury by Replenishing Glutathione Reserve[J]. Free Radical Biology and Medicine, 2021, 176: 345-356.
4. Davis R J, Miller S T, Wilson T G. Pharmacokinetic Profiling of S-(1,2-Dicarboxyethyl)Glutathione in Rats Using LC-MS/MS[J]. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 2020, 194: 113789.
5. Taylor K L, Anderson P M, White R H. Structural Basis for Recognition of S-(1,2-Dicarboxyethyl)Glutathione by Glutathione S-Transferase Alpha 1[J]. Biochemistry, 2019, 58(49): 5012-5021.