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近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員葉明亮團(tuán)隊和上海藥物研究所研究員羅成團(tuán)隊合作，利用蛋白質(zhì)在結(jié)合配體后局部穩(wěn)定性的變化，開發(fā)了在復(fù)雜體系中可以同時高靈敏鑒定配體結(jié)合蛋白和結(jié)合位點的蛋白質(zhì)組學(xué)新方法（PELSA）。

研究發(fā)現(xiàn)，采用大量的胰蛋白酶對自然狀態(tài)下的蛋白質(zhì)進(jìn)行酶切，使之直接產(chǎn)生適合質(zhì)譜檢測的肽段，能夠?qū)ε潴w結(jié)合引起的局部穩(wěn)定性變化產(chǎn)生放大作用?；谶@一發(fā)現(xiàn)，研究開發(fā)了以肽段為中心的蛋白質(zhì)局部穩(wěn)定性探測方法，用于配體靶蛋白質(zhì)鑒定。PELSA無需對配體進(jìn)行化學(xué)修飾、不依賴親和力大小，直接能夠在細(xì)胞裂解液等復(fù)雜樣品中發(fā)現(xiàn)與配體結(jié)合發(fā)生局部穩(wěn)定性變化的蛋白質(zhì)，從而實現(xiàn)配體結(jié)合蛋白質(zhì)、結(jié)合位點以及局部親和力的系統(tǒng)解析。這一方法廣譜適用于代謝物、藥物、污染物等不同結(jié)構(gòu)配體的靶蛋白質(zhì)分析。

在模型藥物星孢菌素靶蛋白的鑒定中，與現(xiàn)有同類的技術(shù)相比，PELSA的靶蛋白鑒定靈敏度提高了12倍；與目前廣泛使用但缺乏結(jié)合位點信息的熱蛋白質(zhì)組技術(shù)相比，PELSA的靶蛋白鑒定靈敏度提高了2.4倍。同時，劑量依賴的PELSA可以測定局部親和力，從而揭示生理狀態(tài)下蛋白質(zhì)在結(jié)合配體后三維結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化。研究將PELSA用于藥物、金屬離子、翻譯后修飾肽段及抗體等多種配體的結(jié)合蛋白鑒定，均展現(xiàn)出高靈敏的靶蛋白鑒定性能和精準(zhǔn)的結(jié)合區(qū)域定位能力，表明PELSA可以作為通用的分析平臺以探討各種配體與蛋白的相互作用。

研究利用PELSA一次性在HeLa細(xì)胞裂解液中鑒定到40個α-酮戊二酸的作用蛋白，其中30個是大量文獻(xiàn)積累的已知作用蛋白，說明該方法靶蛋白鑒定的高靈敏度和高可信度。進(jìn)一步，研究將PELSA應(yīng)用于葉酸、亮氨酸、富馬酸及琥珀酸等代謝物的作用蛋白鑒定，展示了該方法的廣譜適用性。

相關(guān)研究成果以A peptide-centric local stability assay enables proteome-scale identification of the protein targets and binding regions of diverse ligands為題，發(fā)表在《自然-方法》（Nature Methods）上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學(xué)基金等的支持。

論文鏈接

新研究發(fā)展出復(fù)雜體系中可同時鑒定配體靶蛋白質(zhì)和結(jié)合位點的蛋白質(zhì)組學(xué)方法