新聞科研進展
近日，精密測量院復雜生物體系波譜分析團隊與大連化物所質譜分析團隊合作，在細胞內蛋白質結構研究方法領域取得重要進展。研究團隊分析了多種原位化學交聯劑在真實細胞環境中的性能，揭示了交聯劑結構剛性與其捕獲蛋白質動態信息能力之間的關系，為高效研究蛋白質動態及其相互作用提供了理論基礎。相關成果近日發表在《美國化學會雜志-金》（JACS Au）上。
蛋白質的結構及其動態變化是理解其生物功能的核心。目前的實驗研究主要局限于解析體外的純化蛋白，而AlphaFold等結構預測方法只能預測蛋白質的靜態結構，難以反映蛋白質在細胞內的結構和動態變化。原位化學交聯質譜作為一項新興技術，能夠在細胞環境下研究蛋白質的結構、動態及其相互作用。然而，不同交聯劑的結構特性如何影響其在細胞內捕獲蛋白動態信息的能力，長期以來缺乏系統性的認識。
本研究對四種主流原位化學交聯劑在細胞內的性能做了全面的比較評估，研究結合蛋白質結構分析和全原子分子動力學模擬，系統揭示了交聯劑長度、骨架特性、二面角等結構參數與交聯劑動態性之間的關系。結果發現，雖然不同長度的交聯劑在捕獲蛋白內部氨基酸間距方面表現出類似的效率，但這種“趨同”并非源于交聯劑的完全伸展，而是與其自身的動態特性密切相關。這一發現突破了以往對交聯劑性能的傳統認知。
不同交聯劑的動態特性決定了其在細胞內研究蛋白質結構的能力
尤為重要的是，研究團隊發現高剛性交聯劑能更高效地捕獲蛋白質無序區及動態構象信息。若將化學交聯比作探測蛋白質結構的分子尺，剛性交聯劑猶如精準的"直尺"，而柔性交聯劑則類似可彎曲的"卷尺"——后者雖具更好的結構適應性，但前者在解析動態結構方面展現出獨特優勢。這項研究不僅為細胞內交聯質譜實驗提供了堅實的數據支撐，也將進一步推動細胞結構生物學領域的發展。
研究成果以“Dissecting in vivo Cross-Linker Performance: Insights into Structural Dynamics and Molecular Rigidity”為題發表在《美國化學會雜志-金》（JACS Au）上。精密測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。
該項研究工作得到了中國科學院戰略性先導科技專項、國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的資助。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacsau.5c00709