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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：6690

中科院大連化物所與中國科學技術大學合作，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，用于細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的原位質(zhì)譜表征和變體構象異質(zhì)性解析。該技術揭示了胞內(nèi)鈣調(diào)蛋白的構象多樣性，展示了在解析蛋白質(zhì)構象異質(zhì)性方面的強大能力，為細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的結構和功能研究提供了新的技術手段。

　　近日，中國科學院大連化學物理研究所(大連化物所)生物技術研究部的生物分子結構表征新方法研究組(1822組)與中國科學技術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)譜表征和變體構象異質(zhì)性的解析提供了創(chuàng)新性分析技術。
 
　　Top-Down質(zhì)譜技術是一種直接從完整蛋白質(zhì)分子出發(fā)，進行質(zhì)量分析和結構解析的方法。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)譜技術的應用面臨諸多挑戰(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。實驗結果顯示，胞內(nèi)鈣調(diào)蛋白存在多種構象共存的現(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象。這一發(fā)現(xiàn)揭示了細胞內(nèi)蛋白質(zhì)構象的真實狀態(tài)，也驗證了UVPD-TDMS技術在胞內(nèi)蛋白分析中的獨特優(yōu)勢。
 
　　團隊進一步利用UVPD-TDMS技術對不同Ca2+結合變體的構象進行了深入分析。研究發(fā)現(xiàn)，Ca2+的結合能力受到蛋白質(zhì)構象的調(diào)控，緊湊構象相比伸展構象具有更高的Ca2+結合能力。此外，Ca2+的結合位點偏好性也受到構象的影響。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技術在解析蛋白質(zhì)構象異質(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，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象異質(zhì)性方面的獨特優(yōu)勢。
 
　　相關研究成果以“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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