著名學者解析如何利用質譜確定蛋白復合物的結構
質譜技術已經成為了蛋白質組學研究的主力。這種技術方法能精確的檢測多肽,從而幫助研究人員識別并測序多肽分子,分析它們的特征,了解它們如何進行化學修飾的。
但大多數蛋白質并不是單獨行動的,一些關鍵的生物學過程,如DNA 復制、轉錄、翻譯、細胞分裂和能量生成都依賴于大型蛋白復合物的行為,這些蛋白復合物常常涉及幾十個亞基,十分復雜,傳統的質譜方法難以進行研究。為此研究人員不斷改進質譜技術,希望能通過技術改進來解決這個問題:
解析蛋白復合物的構架
研究員:俄亥俄州立大學著名學者,化學和生物化學教授Vicki Wysocki
研究項目:整個復合物分析的儀器研發
解決方案:
借助于其在化學分析方面的經驗,Vicki Wysocki致力于蛋白復合物的儀器分析。她的實驗室研發了一種稱為表面誘導解離技術 (surface-induced dissociation,SID,生物通譯)。
這種方法與其它許多種片段化方法一樣,都是利用質譜儀中的離子與其靶標碰撞,通常這些靶標都是一些小分子氣體分子,碰撞后產生的能量足以打斷多肽主 干。但是對于大型蛋白復合物來說,當然這個靶標越大越好。在SID技術中,這個碰撞分子就是其能達到的極限:這種技術令蛋白目標粒子用力的撞上了儀器中的 一種非反應表面,說得簡單點,就是一堵墻,這會導致蛋白復合物碎裂成亞復合物結構,從而揭示這一結構的內容構架。
Wysocki教授將這種方法與離子遷移分散(ion-mobility separation)技術結合,后者是一種根據分子大小和形狀進行氣相電泳的方法,比如詳細分析抗生素生成過程中的一種酶。
研究人員發現這種酶可以分成具有3個亞基結構的兩個拷貝,也就是α、β 和γ,它們就像一對三合體相互頂端相連,其中每一個三合體的α和β亞基緊密的連接在一起。 (Anal Chem, 83:2862-65, 2011).
Wysocki教授表示,這種構象數據對于蛋白質工程師來說十分重要,尤其是這種特殊的復合物結構可以形成一個結構生物學gap,“這個蛋白不能結晶,因為對于cryoEM來說,它太小了,而對于NMR來說又太大了,”她說,“而質譜則能做到這一點。”
為何選擇質譜技術?
質譜技術也許并不是唯一一種能快速計算出蛋白質結構的方法,但它肯定是最快的,Wysocki教授說。她回憶說到她的一位同事送來了一個自己實驗室無法破解的蛋白復合物,“在一個下午之后,我的學生就給了他們結構預測圖——這是一個七聚物,上面有一個六聚物環。”
即使實驗不成功,Wysocki教授說,這個周轉時間也很快,不會耽誤事情,而且研究人員也能很快得到實驗條件的反饋,從這一點來說,“質譜真的很重要。”
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