利用蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化鑒定氙氣-蛋白質(zhì)相互作用組

大家好！本周推薦一篇發(fā)表在JACS上的文章，文章標(biāo)題“Discovery of the Xenon−Protein Interactome Using Large-Scale Measurements of Protein Folding and Stability”，通訊作者是來(lái)自杜克大學(xué)化學(xué)系的Beratan教授和Fitzgerald教授。Fitzgerald課題組致力于研究蛋白質(zhì)與配體結(jié)合過(guò)程中的熱力學(xué)性質(zhì)。

      惰性氣體在細(xì)胞凋亡、炎癥等生命過(guò)程中展現(xiàn)出一定的生物活性。但是，與惰性氣體存在相互作用的生物分子有哪些，其背后的分子機(jī)制是怎樣的，人們對(duì)此仍知之甚少。本文，作者結(jié)合氧化速率分析蛋白質(zhì)穩(wěn)定性（stability of proteins from rates of oxidation ，SPROX）方法和限制性蛋白質(zhì)水解（limited proteolysis，LiP）方法，基于質(zhì)譜技術(shù)發(fā)展了一套在蛋白質(zhì)組規(guī)模上檢測(cè)氣體-蛋白質(zhì)相互作用的操作流程，并以此鑒定出氙氣-蛋白質(zhì)相互作用組。

     首先介紹以上兩種技術(shù)的基本原理。SPROX技術(shù)（DOI：10.1021/pr200403c）通過(guò)測(cè)定甲硫氨酸的氧化反應(yīng)性表征蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。具體而言，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)（如，配體結(jié)合導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)變化），暴露于溶劑中的甲硫氨酸數(shù)量（氧化反應(yīng)性）可能發(fā)生變化。LiP技術(shù)（DOI：10.1038/nbt.2999）思路大致相同：當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，暴露出的蛋白酶切位點(diǎn)不同（LiP酶，指代廣譜性蛋白酶），質(zhì)譜鑒定到的肽段片段也將發(fā)生變化。

      本文中，作者開(kāi)發(fā)了一套脫氣程序FPT，用于氙氣-蛋白質(zhì)樣品的制備。應(yīng)用上述技術(shù)，比較了空氣和氙氣下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。隨后的生信分析表明，氙氣的互作組集中在與ATP相關(guān)的蛋白質(zhì)中。最后，利用分子動(dòng)力學(xué)模擬和分子對(duì)接技術(shù)研究了Actin等蛋白中氙氣的結(jié)合位點(diǎn)。結(jié)果表明，氙氣的結(jié)合位點(diǎn)與核苷酸結(jié)合位點(diǎn)可能相近。

      展望這一流程可以拓展到具有生物活性的其它惰性氣體（如氬氣）中，并且鑒定氣體的蛋白質(zhì)互作組有助于推動(dòng)蛋白質(zhì)類氣體檢測(cè)器和傳感器的研究。

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