【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所生物技術(shù)研究部生物分子高效分離與表征研究組研究員張麗華團(tuán)隊(duì)，研制了一種基于糖苷鍵的質(zhì)譜可碎裂型交聯(lián)劑，顯著地提高了交聯(lián)信息的檢索通量和鑒定準(zhǔn)確度，同時(shí)具有良好的兩親性和生物兼容性，實(shí)現(xiàn)了活細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)復(fù)合物原位交聯(lián)和規(guī)模化精準(zhǔn)解析。
 

　　作為生命活動(dòng)的執(zhí)行者，蛋白質(zhì)通過相互作用形成復(fù)合物等形式行使其特定的生物學(xué)功能，其中，細(xì)胞內(nèi)的限域效應(yīng)、擁擠效應(yīng)和細(xì)胞器微環(huán)境等對于維持蛋白質(zhì)復(fù)合物結(jié)構(gòu)和功能至關(guān)重要。化學(xué)交聯(lián)技術(shù)(Chemical cross-linking mass spectrometry，CXMS)，尤其是原位化學(xué)交聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)(in-vivo CXMS)具有規(guī)模化分析蛋白復(fù)合物原位構(gòu)象和相互作用界面的優(yōu)勢，已成為活細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)復(fù)合物解析的重要技術(shù)。然而，目前活細(xì)胞原位交聯(lián)面臨著細(xì)胞擾動(dòng)大、交聯(lián)肽段譜圖復(fù)雜程度高等問題。因此，如何實(shí)現(xiàn)活細(xì)胞低擾動(dòng)下的原位快速交聯(lián)是蛋白質(zhì)原位構(gòu)象和相互作用精準(zhǔn)解析的先決條件。
 

　　本工作基于糖分子的高生物兼容性和糖苷鍵的質(zhì)譜可碎裂特征，將糖苷鍵引入到功能交聯(lián)劑的骨架設(shè)計(jì)中，篩選并獲得了高生物兼容性的海藻糖作為骨架分子，研制了質(zhì)譜可碎裂型交聯(lián)劑——海藻糖二琥珀酰亞胺酯(TDS)。該交聯(lián)劑較目前已報(bào)道的可透膜型化學(xué)交聯(lián)劑，展示了更優(yōu)異的細(xì)胞活性維持能力，可在低擾動(dòng)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)復(fù)合物的高效交聯(lián)。在此基礎(chǔ)上，低能量的糖苷鍵-高能量的肽鍵的質(zhì)譜選擇性碎裂模式，可將“工字形”的交聯(lián)肽段數(shù)據(jù)分析降冪為常規(guī)交聯(lián)劑片段修飾的線性肽段數(shù)據(jù)檢索，降低了交聯(lián)肽段譜圖分析的復(fù)雜性，提高了交聯(lián)肽段的鑒定效率與準(zhǔn)確度。該團(tuán)隊(duì)從Hela細(xì)胞中鑒定到對應(yīng)于3500對以上交聯(lián)肽段的1453個(gè)蛋白質(zhì)的構(gòu)象以及843對蛋白質(zhì)間的相互作用信息，實(shí)現(xiàn)了活細(xì)胞中蛋白質(zhì)復(fù)合物的原位交聯(lián)與規(guī)模化分析，為活細(xì)胞中蛋白質(zhì)功能的調(diào)控提供了重要的技術(shù)支撐和關(guān)鍵的互作位點(diǎn)信息。
 

　　近年來，張麗華團(tuán)隊(duì)致力于原位化學(xué)交聯(lián)質(zhì)譜新技術(shù)研究，通過開發(fā)一系列新型多功能型化學(xué)交聯(lián)劑，并系統(tǒng)建立深度覆蓋的化學(xué)交聯(lián)分析方法等，不斷提升原位化學(xué)交聯(lián)技術(shù)對于蛋白質(zhì)復(fù)合物原位動(dòng)態(tài)構(gòu)象的深度捕獲和精準(zhǔn)分析能力。目前，該團(tuán)隊(duì)研制了多種類型的具有不同富集基團(tuán)、正交反應(yīng)活性基團(tuán)的可透膜交聯(lián)劑，并發(fā)展了相應(yīng)的原位快速交聯(lián)方法，低豐度交聯(lián)位點(diǎn)的高效酶解和富集方法，以及基于化學(xué)交聯(lián)距離約束的蛋白質(zhì)原位構(gòu)象和相互作用解析方法等，為蛋白質(zhì)復(fù)合物功能狀態(tài)下原位構(gòu)象的規(guī)模化精準(zhǔn)解析提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。
 

　　相關(guān)研究成果以A Glycosidic-Bond-Based Mass-Spectrometry-Cleavable Cross-linker Enables In vivo Cross-linking for Protein Complex Analysis為題，發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》上。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會等的支持。