【儀表網 研發快訊】近日，中國科學院大連化學物理研究所生物技術研究部生物分子高效分離與表征研究組研究員張麗華團隊，研制了一種基于糖苷鍵的質譜可碎裂型交聯劑，顯著地提高了交聯信息的檢索通量和鑒定準確度，同時具有良好的兩親性和生物兼容性，實現了活細胞內蛋白質復合物原位交聯和規模化精準解析。
 

　　作為生命活動的執行者，蛋白質通過相互作用形成復合物等形式行使其特定的生物學功能，其中，細胞內的限域效應、擁擠效應和細胞器微環境等對于維持蛋白質復合物結構和功能至關重要。化學交聯技術(Chemical cross-linking mass spectrometry，CXMS)，尤其是原位化學交聯質譜技術(in-vivo CXMS)具有規模化分析蛋白復合物原位構象和相互作用界面的優勢，已成為活細胞內蛋白質復合物解析的重要技術。然而，目前活細胞原位交聯面臨著細胞擾動大、交聯肽段譜圖復雜程度高等問題。因此，如何實現活細胞低擾動下的原位快速交聯是蛋白質原位構象和相互作用精準解析的先決條件。
 

　　本工作基于糖分子的高生物兼容性和糖苷鍵的質譜可碎裂特征，將糖苷鍵引入到功能交聯劑的骨架設計中，篩選并獲得了高生物兼容性的海藻糖作為骨架分子，研制了質譜可碎裂型交聯劑——海藻糖二琥珀酰亞胺酯(TDS)。該交聯劑較目前已報道的可透膜型化學交聯劑，展示了更優異的細胞活性維持能力，可在低擾動狀態下實現細胞內蛋白質復合物的高效交聯。在此基礎上，低能量的糖苷鍵-高能量的肽鍵的質譜選擇性碎裂模式，可將“工字形”的交聯肽段數據分析降冪為常規交聯劑片段修飾的線性肽段數據檢索，降低了交聯肽段譜圖分析的復雜性，提高了交聯肽段的鑒定效率與準確度。該團隊從Hela細胞中鑒定到對應于3500對以上交聯肽段的1453個蛋白質的構象以及843對蛋白質間的相互作用信息，實現了活細胞中蛋白質復合物的原位交聯與規模化分析，為活細胞中蛋白質功能的調控提供了重要的技術支撐和關鍵的互作位點信息。
 

　　近年來，張麗華團隊致力于原位化學交聯質譜新技術研究，通過開發一系列新型多功能型化學交聯劑，并系統建立深度覆蓋的化學交聯分析方法等，不斷提升原位化學交聯技術對于蛋白質復合物原位動態構象的深度捕獲和精準分析能力。目前，該團隊研制了多種類型的具有不同富集基團、正交反應活性基團的可透膜交聯劑，并發展了相應的原位快速交聯方法，低豐度交聯位點的高效酶解和富集方法，以及基于化學交聯距離約束的蛋白質原位構象和相互作用解析方法等，為蛋白質復合物功能狀態下原位構象的規模化精準解析提供了關鍵技術支撐。
 

　　相關研究成果以A Glycosidic-Bond-Based Mass-Spectrometry-Cleavable Cross-linker Enables In vivo Cross-linking for Protein Complex Analysis為題，發表在《德國應用化學》上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金和中國科學院青年創新促進會等的支持。