近日，精密測(cè)量院復(fù)雜生物體系波譜分析團(tuán)隊(duì)與大連化物所質(zhì)譜分析團(tuán)隊(duì)合作，在細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究方法領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)分析了多種原位化學(xué)交聯(lián)劑在真實(shí)細(xì)胞環(huán)境中的性能，揭示了交聯(lián)劑結(jié)構(gòu)剛性與其捕獲蛋白質(zhì)動(dòng)態(tài)信息能力之間的關(guān)系，為高效研究蛋白質(zhì)動(dòng)態(tài)及其相互作用提供了理論基礎(chǔ)。相關(guān)成果近日發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)雜志-金》（JACS Au）上。

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其動(dòng)態(tài)變化是理解其生物功能的核心。目前的實(shí)驗(yàn)研究主要局限于解析體外的純化蛋白，而AlphaFold等結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法只能預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，難以反映蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)變化。原位化學(xué)交聯(lián)質(zhì)譜作為一項(xiàng)新興技術(shù)，能夠在細(xì)胞環(huán)境下研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)及其相互作用。然而，不同交聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)特性如何影響其在細(xì)胞內(nèi)捕獲蛋白動(dòng)態(tài)信息的能力，長(zhǎng)期以來(lái)缺乏系統(tǒng)性的認(rèn)識(shí)。

本研究對(duì)四種主流原位化學(xué)交聯(lián)劑在細(xì)胞內(nèi)的性能做了全面的比較評(píng)估，研究結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析和全原子分子動(dòng)力學(xué)模擬，系統(tǒng)揭示了交聯(lián)劑長(zhǎng)度、骨架特性、二面角等結(jié)構(gòu)參數(shù)與交聯(lián)劑動(dòng)態(tài)性之間的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然不同長(zhǎng)度的交聯(lián)劑在捕獲蛋白內(nèi)部氨基酸間距方面表現(xiàn)出類似的效率，但這種“趨同”并非源于交聯(lián)劑的完全伸展，而是與其自身的動(dòng)態(tài)特性密切相關(guān)。這一發(fā)現(xiàn)突破了以往對(duì)交聯(lián)劑性能的傳統(tǒng)認(rèn)知。

不同交聯(lián)劑的動(dòng)態(tài)特性決定了其在細(xì)胞內(nèi)研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的能力

尤為重要的是，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)高剛性交聯(lián)劑能更高效地捕獲蛋白質(zhì)無(wú)序區(qū)及動(dòng)態(tài)構(gòu)象信息。若將化學(xué)交聯(lián)比作探測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的分子尺，剛性交聯(lián)劑猶如精準(zhǔn)的"直尺"，而柔性交聯(lián)劑則類似可彎曲的"卷尺"——后者雖具更好的結(jié)構(gòu)適應(yīng)性，但前者在解析動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)方面展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。這項(xiàng)研究不僅為細(xì)胞內(nèi)交聯(lián)質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐，也將進(jìn)一步推動(dòng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。

研究成果以“Dissecting in vivo Cross-Linker Performance: Insights into Structural Dynamics and Molecular Rigidity”為題發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)雜志-金》（JACS Au）上。精密測(cè)量院博士生周雨璇和大連化物所博士生張蓓蓉為文章共同第一作者，精密測(cè)量院副研究員龔洲和大連化物所研究員趙群為通訊作者。

該項(xiàng)研究工作得到了中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

????論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacsau.5c00709