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化學交聯(lián)質(zhì)譜技術新進展：中國團隊開發(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 點擊量：6180
近日，我國研究團隊合作研發(fā)出一種用于化學交聯(lián)質(zhì)譜技術的新型化學交聯(lián)劑DOPA，為交聯(lián)質(zhì)譜技術開辟了全新的應用領域。研究成果發(fā)表于《自然-通訊》雜志。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】近日，北京生命科學研究所/清華大學生物醫(yī)學交叉研究院董夢秋實驗室聯(lián)合北京大學雷曉光實驗室和唐淳實驗室合作研發(fā)出一種用于化學交聯(lián)質(zhì)譜技術的新型化學交聯(lián)劑DOPA，為交聯(lián)質(zhì)譜技術開辟了全新的應用領域。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。
化學交聯(lián)結合質(zhì)譜技術 (chemical cross-linking coupled with mass spectrometry, CXMS) 是一種用于檢測蛋白質(zhì)結構和蛋白質(zhì)相互作用的質(zhì)譜技術。其基本原理是：利用化學交聯(lián)劑將蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)復合體中空間距離足夠接近的兩個氨基酸通過共價鍵連接起來，酶切成肽段后用質(zhì)譜鑒定出交聯(lián)位點，從而獲取低分辨度結構信息，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、核磁共振技術和冷凍電鏡技術等研究蛋白質(zhì)結構與相互作用的傳統(tǒng)技術相比，CXMS對于蛋白質(zhì)的純度、絕對量等要求較低，可捕獲蛋白質(zhì)在溶液中的動態(tài)，并且具有簡單、快速等優(yōu)點，在近年發(fā)展迅速，已經(jīng)成為輔助解析蛋白復合體三維結構和檢測蛋白-蛋白相互作用的有力工具。
交聯(lián)劑的研發(fā)是推動CXMS技術發(fā)展的關鍵之一。CXMS技術中應用最為廣泛的交聯(lián)反應是基于賴氨酸側鏈氨基的反應。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技術應用領域的擴大，解決這一問題成為CXMS技術實現(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) 結構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，可實現(xiàn)10秒反應、5秒終止，并且耐受低溫、低pH值、高濃度變性劑等條件，同時還避免了DSS易水解而失效。
此外，文章還用DOPA交聯(lián)劑為交聯(lián)質(zhì)譜技術開辟的新應用場景，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去折疊中間體的構象集合等，證明了基于快速交聯(lián)劑的交聯(lián)質(zhì)譜技術是檢測蛋白質(zhì)構象變化的靈敏工具，為今后的技術發(fā)展開辟了新的方向。
(資料來源：北京生命科學研究所、生命科學研究中心)
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