對(duì)蛋白質(zhì)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)的解析能揭示蛋白質(zhì)行使功能的內(nèi)在機(jī)制?;瘜W(xué)交聯(lián)質(zhì)譜分析(Chemical cross-linking coupled with mass spectrometry,CXMS),結(jié)合高靈敏質(zhì)譜分析,是近十年發(fā)展起來(lái)的結(jié)構(gòu)生物學(xué)技術(shù)。利用有特定長(zhǎng)度的化學(xué)交聯(lián)劑將蛋白質(zhì)中的特定氨基酸連接起來(lái),就可獲得蛋白質(zhì)上特定氨基酸之間的距離信息。CXMS技術(shù)具有靈敏度高,不受分子量大小限制等特點(diǎn),正受到越來(lái)越廣泛的青睞和使用。
科研動(dòng)態(tài)
精密測(cè)量院生物大分子動(dòng)態(tài)學(xué)團(tuán)隊(duì)發(fā)展蛋白質(zhì)動(dòng)態(tài)學(xué)研究新方法
近日,精密測(cè)量院副研究員龔洲和研究員唐淳發(fā)展建立了一種基于化學(xué)交聯(lián)質(zhì)譜分析研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)變化的新方法,相關(guān)研究成果發(fā)表在期刊《Structure》上。
對(duì)蛋白質(zhì)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)的解析能揭示蛋白質(zhì)行使功能的內(nèi)在機(jī)制?;瘜W(xué)交聯(lián)質(zhì)譜分析(Chemical cross-linking coupled with mass spectrometry,CXMS),結(jié)合高靈敏質(zhì)譜分析,是近十年發(fā)展起來(lái)的結(jié)構(gòu)生物學(xué)技術(shù)。利用有特定長(zhǎng)度的化學(xué)交聯(lián)劑將蛋白質(zhì)中的特定氨基酸連接起來(lái),就可獲得蛋白質(zhì)上特定氨基酸之間的距離信息。CXMS技術(shù)具有靈敏度高,不受分子量大小限制等特點(diǎn),正受到越來(lái)越廣泛的青睞和使用。
CXMS測(cè)量所獲得的距離約束傳統(tǒng)上施加于蛋白質(zhì)的Cα原子或Cβ原子之間,這樣的距離約束會(huì)超過(guò)20
,因此對(duì)結(jié)構(gòu)精度的提升有限。針對(duì)這一問(wèn)題,研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)已有的CXMS實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析,同時(shí)借鑒生物磁共振的思路,發(fā)展了將交聯(lián)劑修飾的側(cè)鏈Cω原子作為距離約束點(diǎn)的新方法。這種方法將約束范圍縮小到了6
以內(nèi),就大大提高了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)計(jì)算的精度。這種距離約束不僅提高了蛋白質(zhì)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)的計(jì)算精度,還可以分析表征蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化。
龔洲為論文的第一作者,唐淳為通訊作者,聯(lián)合培養(yǎng)的博士生葉尚祥參與了部分研究工作。該項(xiàng)研究得到了科技部和國(guó)家自然科學(xué)基金委的資助。
研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于生物大分子動(dòng)態(tài)學(xué)的新方法發(fā)展與應(yīng)用研究。在基于化學(xué)交聯(lián)質(zhì)譜的計(jì)算分析領(lǐng)域取得了一系列的研究成果,包括發(fā)展了研究蛋白質(zhì)復(fù)合體動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)的交聯(lián)計(jì)算方法(Biophys Rep, 2015,1:127-138),發(fā)展了基于過(guò)長(zhǎng)交聯(lián)對(duì)信息揭示蛋白質(zhì)瞬態(tài)構(gòu)象的研究方法(J Biol Chem, 2017,292:1187-1196),整合化學(xué)交聯(lián)質(zhì)譜分析,小角X射線和單分子熒光表征蛋白質(zhì)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)的新方法(Biochemistry, 2018, 57:305-313)。近期還針對(duì)化學(xué)交聯(lián)距離的分布特征進(jìn)行了系統(tǒng)研究,提出了更加精確的交聯(lián)距離分布模式(J Phys Chem B, 2020, 123:4446-4453)。
今年發(fā)表的兩篇論文的主要工作均在今年2月-4月疫情期間完成的。武漢封城,實(shí)驗(yàn)室關(guān)閉,研究團(tuán)隊(duì)采取遠(yuǎn)程辦公的方式,完成了數(shù)據(jù)分析,結(jié)構(gòu)建模,計(jì)算模擬等工作。同時(shí)還基于網(wǎng)絡(luò)會(huì)議軟件開(kāi)展交流討論,保持了“停班不停工”的良好狀態(tài)”。
新的交聯(lián)約束方式大幅度提高蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)計(jì)算的精度
論文鏈接