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中科院大連化物所發(fā)展胞內(nèi)蛋白極紫外激光解離質(zhì)譜新方法
2025年02月21日 11:13:05
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：宋池 點擊量：6829
中科院大連化物所與中國科學技術(shù)大學合作，成功開發(fā)出極紫外激光解離Top-Down質(zhì)譜表征（UVPD-TDMS）新技術(shù)，用于細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的原位質(zhì)譜表征和變體構(gòu)象異質(zhì)性解析。該技術(shù)揭示了胞內(nèi)鈣調(diào)蛋白的構(gòu)象多樣性，展示了在解析蛋白質(zhì)構(gòu)象異質(zhì)性方面的強大能力，為細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能研究提供了新的技術(shù)手段。
近日，中國科學院大連化學物理研究所(大連化物所)生物技術(shù)研究部的生物分子結(jié)構(gòu)表征新方法研究組(1822組)與中國科學技術(shù)大學的研究團隊攜手，發(fā)展了胞內(nèi)蛋白極紫外激光解離Top-Down質(zhì)譜表征（UVPD-TDMS）新方法，為細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的原位質(zhì)譜表征和變體構(gòu)象異質(zhì)性的解析提供了創(chuàng)新性分析技術(shù)。
Top-Down質(zhì)譜技術(shù)是一種直接從完整蛋白質(zhì)分子出發(fā)，進行質(zhì)量分析和結(jié)構(gòu)解析的方法。與傳統(tǒng)的Bottom-Up方法(即先將蛋白質(zhì)水解成肽段再進行質(zhì)譜分析)相比，Top-Down方法能夠保留蛋白質(zhì)的完整構(gòu)象信息，從而更真實地反映蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)的狀態(tài)。然而，細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的復雜性和多樣性使得Top-Down質(zhì)譜技術(shù)的應(yīng)用面臨諸多挑戰(zhàn)。
在本工作中，研究團隊通過誘導電噴霧離子化裝置，成功實現(xiàn)了大腸桿菌細胞內(nèi)高表達鈣調(diào)蛋白的原位離子化及質(zhì)譜直接檢測。實驗結(jié)果顯示，胞內(nèi)鈣調(diào)蛋白存在多種構(gòu)象共存的現(xiàn)象，并且與純化蛋白相比，胞內(nèi)鈣調(diào)蛋白展現(xiàn)出更高豐度的伸展構(gòu)象。這一發(fā)現(xiàn)揭示了細胞內(nèi)蛋白質(zhì)構(gòu)象的真實狀態(tài)，也驗證了UVPD-TDMS技術(shù)在胞內(nèi)蛋白分析中的獨特優(yōu)勢。
團隊進一步利用UVPD-TDMS技術(shù)對不同Ca2+結(jié)合變體的構(gòu)象進行了深入分析。研究發(fā)現(xiàn)，Ca2+的結(jié)合能力受到蛋白質(zhì)構(gòu)象的調(diào)控，緊湊構(gòu)象相比伸展構(gòu)象具有更高的Ca2+結(jié)合能力。此外，Ca2+的結(jié)合位點偏好性也受到構(gòu)象的影響。這些發(fā)現(xiàn)不僅為理解細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的功能調(diào)控提供了新的視角，也展示了UVPD-TDMS技術(shù)在解析蛋白質(zhì)構(gòu)象異質(zhì)性方面的強大能力。
此次研究不僅成功開發(fā)出UVPD-TDMS技術(shù)，還提出了胞內(nèi)蛋白原位TDMS表征的新概念。通過對質(zhì)量和電荷分布的精確選擇，實現(xiàn)了胞內(nèi)蛋白變體和構(gòu)象特異性的UVPD-TDMS分析。同時，團隊還展示了a-、x-、c-、z-光解離特征碎片在表征變體構(gòu)象異質(zhì)性方面的獨特優(yōu)勢。
相關(guān)研究成果以“In-Cell Mass Spectrometry and Ultraviolet Photodissociation Navigates the Intracellular Protein Heterogeneity”為題，近日在《美國化學會志》(Journal of the American Chemical Society)上發(fā)表。該工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金以及大連化物所創(chuàng)新基金等項目的資助。
素材來源：中國科學院大連化學物理研究所
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