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Semblable aux médicaments non covalents, la stratégie d’extraction directe utilisant des sondes chimiques fonctionnalisées avec des groupes rapporteurs a également été démontrée avec succès pour les médicaments covalents à petites molécules. Cependant, il convient de noter que certains médicaments covalents ne tolèrent pas les modifications chimiques en raison d’une perte de bioactivité ou d’une inaccessibilité synthétique. De plus, la liaison covalente formée est généralement instable lors de la détection MS.

Une stratégie chimioprotéomique compétitive constitue une alternative idéale, qui utilise une sonde universelle basée sur l’activité pour le marquage des protéines. Des sondes chimiques spécifiques se sont développées pour réagir avec les résidus de cystéine, de lysine, de sérine et d'histidine. En principe, une fois occupé par une petite molécule covalente, le résidu acide aminé ne peut plus être marqué par la sonde. En conséquence, les cibles ON et OFF ont pu être identifiées de manière globale grâce à cette stratégie compétitive avec la résolution des acides aminés.