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中科院大連化物所發展胞內蛋白極紫外激光解離質譜新方法
2025年02月21日 11:13:05
來源：化工儀器網 作者：宋池 點擊量：6635
中科院大連化物所與中國科學技術大學合作，成功開發出極紫外激光解離Top-Down質譜表征（UVPD-TDMS）新技術，用于細胞內蛋白質的原位質譜表征和變體構象異質性解析。該技術揭示了胞內鈣調蛋白的構象多樣性，展示了在解析蛋白質構象異質性方面的強大能力，為細胞內蛋白質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，發展了胞內蛋白極紫外激光解離Top-Down質譜表征（UVPD-TDMS）新方法，為細胞內蛋白質的原位質譜表征和變體構象異質性的解析提供了創新性分析技術。
Top-Down質譜技術是一種直接從完整蛋白質分子出發，進行質量分析和結構解析的方法。與傳統的Bottom-Up方法(即先將蛋白質水解成肽段再進行質譜分析)相比，Top-Down方法能夠保留蛋白質的完整構象信息，從而更真實地反映蛋白質在細胞內的狀態。然而，細胞內蛋白質的復雜性和多樣性使得Top-Down質譜技術的應用面臨諸多挑戰。
在本工作中，研究團隊通過誘導電噴霧離子化裝置，成功實現了大腸桿菌細胞內高表達鈣調蛋白的原位離子化及質譜直接檢測。實驗結果顯示，胞內鈣調蛋白存在多種構象共存的現象，并且與純化蛋白相比，胞內鈣調蛋白展現出更高豐度的伸展構象。這一發現揭示了細胞內蛋白質構象的真實狀態，也驗證了UVPD-TDMS技術在胞內蛋白分析中的獨特優勢。
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。研究發現，Ca2+的結合能力受到蛋白質構象的調控，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。這些發現不僅為理解細胞內蛋白質的功能調控提供了新的視角，也展示了UVPD-TDMS技術在解析蛋白質構象異質性方面的強大能力。
此次研究不僅成功開發出UVPD-TDMS技術，還提出了胞內蛋白原位TDMS表征的新概念。通過對質量和電荷分布的精確選擇，實現了胞內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性方面的獨特優勢。
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)上發表。該工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金以及大連化物所創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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