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化學(xué)交聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)新進(jìn)展：中國團(tuán)隊(duì)開發(fā)出新DOPA交聯(lián)劑
2022年03月23日 14:44:56
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：宋池 點(diǎn)擊量：6176
近日，我國研究團(tuán)隊(duì)合作研發(fā)出一種用于化學(xué)交聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)的新型化學(xué)交聯(lián)劑DOPA，為交聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)開辟了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。研究成果發(fā)表于《自然-通訊》雜志。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】近日，北京生命科學(xué)研究所/清華大學(xué)生物醫(yī)學(xué)交叉研究院董夢(mèng)秋實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合北京大學(xué)雷曉光實(shí)驗(yàn)室和唐淳實(shí)驗(yàn)室合作研發(fā)出一種用于化學(xué)交聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)的新型化學(xué)交聯(lián)劑DOPA，為交聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)開辟了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。研究成果以“Characterization of protein unfolding by fast cross-linking mass spectrometry using di-ortho-phthalaldehyde cross-linkers”為題，發(fā)表于《自然-通訊》雜志。
化學(xué)交聯(lián)結(jié)合質(zhì)譜技術(shù) (chemical cross-linking coupled with mass spectrometry, CXMS) 是一種用于檢測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)相互作用的質(zhì)譜技術(shù)。其基本原理是：利用化學(xué)交聯(lián)劑將蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)復(fù)合體中空間距離足夠接近的兩個(gè)氨基酸通過共價(jià)鍵連接起來，酶切成肽段后用質(zhì)譜鑒定出交聯(lián)位點(diǎn)，從而獲取低分辨度結(jié)構(gòu)信息，幫助推斷蛋白質(zhì)在三維空間的折疊狀態(tài)以及蛋白-蛋白相互作用的大致區(qū)域。
與X 射線晶體衍射技術(shù)、核磁共振技術(shù)和冷凍電鏡技術(shù)等研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與相互作用的傳統(tǒng)技術(shù)相比，CXMS對(duì)于蛋白質(zhì)的純度、絕對(duì)量等要求較低，可捕獲蛋白質(zhì)在溶液中的動(dòng)態(tài)，并且具有簡單、快速等優(yōu)點(diǎn)，在近年發(fā)展迅速，已經(jīng)成為輔助解析蛋白復(fù)合體三維結(jié)構(gòu)和檢測蛋白-蛋白相互作用的有力工具。
交聯(lián)劑的研發(fā)是推動(dòng)CXMS技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵之一。CXMS技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的交聯(lián)反應(yīng)是基于賴氨酸側(cè)鏈氨基的反應(yīng)。但是目前商業(yè)化的賴氨酸交聯(lián)劑存在易水解而失效的缺陷。隨著CXMS技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，解決這一問題成為CXMS技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破的重要助力。
此次開發(fā)的DOPA交聯(lián)劑是基于鄰苯二甲醛 (ortho-phthalaldehyde) 結(jié)構(gòu)的賴氨酸選擇性交聯(lián)劑，可以有效地連接蛋白質(zhì)表面兩個(gè)賴氨酸殘基，其形成交聯(lián)的速度比常用的NHS酯類交聯(lián)劑DSS快60-120倍，可實(shí)現(xiàn)10秒反應(yīng)、5秒終止，并且耐受低溫、低pH值、高濃度變性劑等條件，同時(shí)還避免了DSS易水解而失效。
此外，文章還用DOPA交聯(lián)劑為交聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)開辟的新應(yīng)用場景，如解析了牛血清白蛋白(BSA)的變性過程。追蹤牛胰腺核糖核酸酶A(RNaseA)在8M尿素中的連續(xù)變性過程并獲取RNaseA去折疊中間體的構(gòu)象集合等，證明了基于快速交聯(lián)劑的交聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)是檢測蛋白質(zhì)構(gòu)象變化的靈敏工具，為今后的技術(shù)發(fā)展開辟了新的方向。
(資料來源：北京生命科學(xué)研究所、生命科學(xué)研究中心)
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