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中科院大连化物所发展胞内蛋白极紫外激光解离质谱新方法
2025年02月21日 11:13:05
来源：化工仪器网 作者：宋池 点击量：7327
中科院大连化物所与中国科学技术大学合作，成功开发出极紫外激光解离Top-Down质谱表征（UVPD-TDMS）新技术，用于细胞内蛋白质的原位质谱表征和变体构象异质性解析。该技术揭示了胞内钙调蛋白的构象多样性，展示了在解析蛋白质构象异质性方面的强大能力，为细胞内蛋白质的结构和功能研究提供了新的技术手段。
近日，中国科学院大连化学物理研究所(大连化物所)生物技术研究部的生物分子结构表征新方法研究组(1822组)与中国科学技术大学的研究团队携手，发展了胞内蛋白极紫外激光解离Top-Down质谱表征（UVPD-TDMS）新方法，为细胞内蛋白质的原位质谱表征和变体构象异质性的解析提供了创新性分析技术。
Top-Down质谱技术是一种直接从完整蛋白质分子出发，进行质量分析和结构解析的方法。与传统的Bottom-Up方法(即先将蛋白质水解成肽段再进行质谱分析)相比，Top-Down方法能够保留蛋白质的完整构象信息，从而更真实地反映蛋白质在细胞内的状态。然而，细胞内蛋白质的复杂性和多样性使得Top-Down质谱技术的应用面临诸多挑战。
在本工作中，研究团队通过诱导电喷雾离子化装置，成功实现了大肠杆菌细胞内高表达钙调蛋白的原位离子化及质谱直接检测。实验结果显示，胞内钙调蛋白存在多种构象共存的现象，并且与纯化蛋白相比，胞内钙调蛋白展现出更高丰度的伸展构象。这一发现揭示了细胞内蛋白质构象的真实状态，也验证了UVPD-TDMS技术在胞内蛋白分析中的独特优势。
团队进一步利用UVPD-TDMS技术对不同Ca2+结合变体的构象进行了深入分析。研究发现，Ca2+的结合能力受到蛋白质构象的调控，紧凑构象相比伸展构象具有更高的Ca2+结合能力。此外，Ca2+的结合位点偏好性也受到构象的影响。这些发现不仅为理解细胞内蛋白质的功能调控提供了新的视角，也展示了UVPD-TDMS技术在解析蛋白质构象异质性方面的强大能力。
此次研究不仅成功开发出UVPD-TDMS技术，还提出了胞内蛋白原位TDMS表征的新概念。通过对质量和电荷分布的精确选择，实现了胞内蛋白变体和构象特异性的UVPD-TDMS分析。同时，团队还展示了a-、x-、c-、z-光解离特征碎片在表征变体构象异质性方面的独特优势。
相关研究成果以“In-Cell Mass Spectrometry and Ultraviolet Photodissociation Navigates the Intracellular Protein Heterogeneity”为题，近日在《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)上发表。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金以及大连化物所创新基金等项目的资助。
素材来源：中国科学院大连化学物理研究所
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