[發(fā)明專利]基于糖苷鍵質(zhì)譜可碎裂型化學(xué)交聯(lián)劑的分析方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711293824.2
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN109900814B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張麗華;趙麗麗;趙群;高航;楊開廣;梁振;張玉奎
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02;G01N30/08;G01N30/72
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發(fā)明涉及一種基于糖苷鍵質(zhì)譜可碎裂型化學(xué)交聯(lián)劑用于化學(xué)交聯(lián)質(zhì)譜解析蛋白質(zhì)?蛋白質(zhì)相互作用的分析方法，該方法通過使用以二糖為骨架的含有兩個(gè)反應(yīng)活性基團(tuán)的交聯(lián)劑與蛋白質(zhì)復(fù)合物進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，利用糖苷鍵和肽鍵質(zhì)譜碎裂能量的選擇性差異，實(shí)現(xiàn)交聯(lián)試劑和交聯(lián)肽段肽鍵的高選擇性可控碎裂，從而降低交聯(lián)肽段的譜圖復(fù)雜程度并顯著縮減數(shù)據(jù)檢索的規(guī)模，實(shí)現(xiàn)基于化學(xué)交聯(lián)策略的蛋白質(zhì)復(fù)合體的規(guī)模化分析，為研究蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)及蛋白質(zhì)?蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)提供重要的技術(shù)支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于糖苷鍵質(zhì)譜可碎裂型化學(xué)交聯(lián)劑的分析方法，利用糖苷鍵和肽鍵質(zhì)譜碎裂能量的選擇性差異，降低交聯(lián)肽段的譜圖復(fù)雜程度并顯著縮減數(shù)據(jù)檢索的規(guī)模，實(shí)現(xiàn)基于化學(xué)交聯(lián)策略的蛋白質(zhì)復(fù)合體的規(guī)模化分析，為研究蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)及蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)提供重要的技術(shù)支撐。

背景技術(shù)

蛋白質(zhì)作為生物體生命活動(dòng)的主要執(zhí)行者，通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)的相互作用形成復(fù)雜的復(fù)合物，從而精密、有序地調(diào)控各項(xiàng)生命活動(dòng)過程。對蛋白質(zhì)復(fù)合物的精細(xì)解析，繪制蛋白質(zhì)構(gòu)象折疊變化及蛋白質(zhì)之間的相互作用網(wǎng)絡(luò)，對于理解復(fù)雜的生物系統(tǒng)、揭示疾病發(fā)生發(fā)展機(jī)制、篩選疾病相關(guān)的生物標(biāo)志物，以及尋找藥物的靶標(biāo)具有重大意義。實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)復(fù)合物的精準(zhǔn)解析已成為當(dāng)前生命科學(xué)的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和相互作用的方法已成功地應(yīng)用于蛋白質(zhì)復(fù)合物的解析，如酵母雙雜交、免疫共沉淀、蛋白質(zhì)結(jié)晶結(jié)合X射線衍射以及核磁共振等技術(shù)(Smits,A.H.；Vermeulen,M.Trends Biotechnol. 2016,34,825-834；Saito,Y.；Nakagawa,T.；Kakihana,A.；Nakamura,Y.； Nabika,T.；Kasai,M.；Takamori,M.；Yamagishi,N.；Kuga,T.；Hatayama, T.；Nakayama,Y.J.Cell.Biochem.2016,117,2109-2117.)。然而，以上技術(shù)存在諸多局限性：酵母雙雜交技術(shù)可以鑒定兩個(gè)蛋白質(zhì)之間的直接相互作用，但不適用于體內(nèi)復(fù)雜的蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)分析，并且存在假陽性率的問題；免疫共沉淀技術(shù)雖能鑒定體內(nèi)相互作用的蛋白質(zhì)，但不能區(qū)分直接和間接的相互作用，并且對于瞬時(shí)、微弱的相互作用，難以實(shí)現(xiàn)有效的鑒定；蛋白質(zhì)結(jié)晶結(jié)合X射線衍射和核磁共振技術(shù)以及冷凍電鏡技術(shù)能夠提供蛋白質(zhì)復(fù)合物的高精度結(jié)構(gòu)信息。然而，這些方法還有一個(gè)共同缺點(diǎn)是均無法提供蛋白質(zhì)相互作用的界面信息，并且分析通量較低。

新技術(shù)和新方法的發(fā)展一直是推動(dòng)蛋白質(zhì)功能研究的關(guān)鍵和強(qiáng)大動(dòng)力。化學(xué)交聯(lián)-質(zhì)譜技術(shù)是利用化學(xué)交聯(lián)劑實(shí)現(xiàn)空間距離足夠近的蛋白質(zhì)的共價(jià)交聯(lián)，利用質(zhì)譜技術(shù)進(jìn)行蛋白質(zhì)中交聯(lián)肽段的鑒定，并結(jié)合后續(xù)的生物信息學(xué)處理，實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)復(fù)合物組成和相互作用界面的精細(xì)解析(Tran,B.Q.；Goodlett,D.R.；Goo,Y.A.Biochim. Biophys.Acta2016,1864,123-129.)。與其它蛋白質(zhì)復(fù)合物解析技術(shù)相比，它能夠同時(shí)分析細(xì)胞內(nèi)近1000個(gè)相互作用蛋白，具有分析靈敏度高、通量高的優(yōu)勢。同時(shí)該技術(shù)對于蛋白質(zhì)樣品的準(zhǔn)備要求低，在蛋白質(zhì)復(fù)合物的規(guī)模化解析方面具有重要的應(yīng)用潛力，已成為持續(xù)增長的新的科研熱點(diǎn)(Arlt,C.；Gotze,M.；Ihling,C.H.；Hage,C.； Schafer,M.；Sinz,A.Anal.Chem.2016,88,7930-7937.)。然而，該技術(shù)目前也面臨諸多挑戰(zhàn)。其中最為嚴(yán)峻的是交聯(lián)肽段的數(shù)據(jù)解析復(fù)雜。普通肽段的二級譜圖只涉及一條肽段并且碎裂只發(fā)生一次，而交聯(lián)肽段的譜圖不僅涉及兩條肽段并且碎裂形式多變，可能發(fā)生在任意一條肽上，也可能發(fā)生在交聯(lián)劑上，其二級譜圖的碎片離子比常規(guī)譜圖在種類和數(shù)目上都更多，其面對的數(shù)據(jù)庫規(guī)模是普通數(shù)據(jù)庫搜索的平方級，導(dǎo)致搜庫時(shí)間長，并且對于組學(xué)水平的蛋白質(zhì)相互作用信息，由于數(shù)據(jù)庫非常大，甚至無法完成鑒定。