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化學交聯質譜技術新進展：中國團隊開發出新DOPA交聯劑
2022年03月23日 14:44:56
來源：化工儀器網 作者：宋池 點擊量：6078
近日，我國研究團隊合作研發出一種用于化學交聯質譜技術的新型化學交聯劑DOPA，為交聯質譜技術開辟了全新的應用領域。研究成果發表于《自然-通訊》雜志。
【化工儀器網 項目成果】近日，北京生命科學研究所/清華大學生物醫學交叉研究院董夢秋實驗室聯合北京大學雷曉光實驗室和唐淳實驗室合作研發出一種用于化學交聯質譜技術的新型化學交聯劑DOPA，為交聯質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，發表于《自然-通訊》雜志。
化學交聯結合質譜技術 (chemical cross-linking coupled with mass spectrometry, CXMS) 是一種用于檢測蛋白質結構和蛋白質相互作用的質譜技術。其基本原理是：利用化學交聯劑將蛋白質或蛋白質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，酶切成肽段后用質譜鑒定出交聯位點，從而獲取低分辨度結構信息，幫助推斷蛋白質在三維空間的折疊狀態以及蛋白-蛋白相互作用的大致區域。
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結構與相互作用的傳統技術相比，CXMS對于蛋白質的純度、絕對量等要求較低，可捕獲蛋白質在溶液中的動態，并且具有簡單、快速等優點，在近年發展迅速，已經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。
交聯劑的研發是推動CXMS技術發展的關鍵之一。CXMS技術中應用最為廣泛的交聯反應是基于賴氨酸側鏈氨基的反應。但是目前商業化的賴氨酸交聯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技術實現突破的重要助力。
此次開發的DOPA交聯劑是基于鄰苯二甲醛 (ortho-phthalaldehyde) 結構的賴氨酸選擇性交聯劑，可以有效地連接蛋白質表面兩個賴氨酸殘基，其形成交聯的速度比常用的NHS酯類交聯劑DSS快60-120倍，可實現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交聯劑為交聯質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劑的交聯質譜技術是檢測蛋白質構象變化的靈敏工具，為今后的技術發展開辟了新的方向。
(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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