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。