化學交聯技質譜術突破 蛋白質研究有新方法
作者： 2020年09月08日 來源：全球化工設備網 瀏覽量：
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蛋白質是生命的物質基礎，是所有細胞的主要組成成分。蛋白質在人體生命活動中占據主導地位，新陳代謝、肌肉運動、氧氣和二氧化碳的運輸、免疫反應等支持生命存在的基本功能都需要依靠蛋白質來
蛋白質是生命的物質基礎，是所有細胞的主要組成成分。蛋白質在人體生命活動中占據主導地位，新陳代謝、肌肉運動、氧氣和二氧化碳的運輸、免疫反應等支持生命存在的基本功能都需要依靠蛋白質來實現。因此對于蛋白質結構和動態的研究是生命科學與醫學的重要部分，對于了解生命的本質、疾病的機制和治療等都有重要意義。
蛋白質結構和動態學研究的方法有很多，包括冷凍電鏡、X射線晶體衍射、固體/液體核磁共振、分子動力學模擬等。化學交聯質譜分析(CXMS)是近十年發展出的新型蛋白質研究技術。它利用化學交聯劑處理蛋白質樣品，將空間距離足夠接近、可以與交聯劑反應的兩個氨基酸以共價鍵連接起來，然后利用基于高精度質譜的蛋白質組學手段分析交聯產物，可獲得蛋白質上特定氨基酸之間的距離信息。化學交聯質譜分析將質譜分析方法的研究對象從多肽序列結構擴展到了大分子蛋白結構，由于具有靈敏度高，不受分子量大小限制等特點，已經得到愈加廣泛的使用。
在CXMS測量中，為了發生交聯反應，兩個反應性蛋白質殘基之間的間隔必須短于交聯劑的長度。長的交聯劑可以達到更多的反應性殘基并提供更多的CXMS距離約束，但所得的交聯劑通常因為太長而無法產生有用的結構信息。對于CXMS測量的傳統對象蛋白質的Cα原子或Cβ原子來說，化學交聯通常超過20Å，但是引入這種長距離約束對結構精度的提升有限。
針對這一問題，中國科學院精密測量科學與技術創新研究院副研究員龔洲、研究員唐淳對已有CXMS實驗數據進行比對分析，借鑒生物磁共振思路，將交聯劑修飾的側鏈Cω原子作為距離約束點。這種方法考慮了蛋白質側鏈的靈活性，并將約束范圍縮小到6Å以內，提高了蛋白質結構計算的精度，并可分析表征蛋白質結構的動態變化。相關成果發表在Structure上。
質譜技術在蛋白質結構和動態研究的應用是以電鏡和晶體學研究方式已經無法滿足結構生物學對體型越來越大、種類越來越多的蛋白質復合體的研究需要為背景的。CXMS可以提供蛋白質柔性區域的結構，與冷凍電鏡的數據相匹配可以獲得更完整的蛋白質結構。新的研究成果為CXMS的發展提供了新的方向。冷凍電鏡已經實現巨大突破，CXMS的技術進步無疑將使結構生物學更進一步。
資料來源：中科院、生物谷
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