[發(fā)明專利]基于化學(xué)標(biāo)記和質(zhì)譜的蛋白與材料相互作用結(jié)構(gòu)分析方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810622200.9
• 申請(qǐng)日: 2018-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN110609103A
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王方軍;賀敏
• 申請(qǐng)（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(hào): G01N30/06
• 分類號(hào): G01N30/06;G01N30/88;G01N30/72
• 代理公司: 21002 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 馬馳

本發(fā)明涉及一種基于化學(xué)標(biāo)記和質(zhì)譜技術(shù)研究蛋白和材料相互作用的結(jié)構(gòu)分析新方法。其特征為首先對(duì)蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)?材料復(fù)合物分別進(jìn)行化學(xué)標(biāo)記，隨后進(jìn)行蛋白質(zhì)的變性、酶解、色譜?質(zhì)譜聯(lián)用分析和數(shù)據(jù)庫檢索，對(duì)比材料加入前后蛋白質(zhì)上特定氨基酸位點(diǎn)的化學(xué)標(biāo)記效率變化情況，標(biāo)記效率明顯下降區(qū)域即為蛋白質(zhì)?材料相互作用區(qū)域，標(biāo)記效率明顯上升區(qū)域即為結(jié)合材料后蛋白質(zhì)構(gòu)象變化區(qū)域。該蛋白質(zhì)?材料相互作用分析方法具有快速簡單、穩(wěn)定高效，靈敏度高、可高通量動(dòng)態(tài)分析、在標(biāo)記過程中蛋白質(zhì)依然保持生理結(jié)構(gòu)和活性、分析結(jié)果不受蛋白質(zhì)分子量大小、純度等條件限制等優(yōu)勢。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于利用蛋白質(zhì)組學(xué)分析技術(shù)研究蛋白質(zhì)和材料相互作用的研究領(lǐng)域，具體涉及一種基于化學(xué)標(biāo)記和質(zhì)譜技術(shù)的結(jié)構(gòu)分析新方法，研究蛋白質(zhì)和材料相互作用后蛋白質(zhì)的構(gòu)象變化區(qū)域以及蛋白質(zhì)和材料的相互作用區(qū)域。

背景技術(shù)

目前，納米材料作為診斷和治療的工具已經(jīng)被應(yīng)用于生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，而一些納米藥物也已經(jīng)進(jìn)入到臨床試驗(yàn)或者臨床應(yīng)用階段。當(dāng)這些材料進(jìn)入機(jī)體后，材料會(huì)與機(jī)體內(nèi)的蛋白質(zhì)發(fā)生相互作用，引起一系列生物反應(yīng)，這些材料是怎樣和不同蛋白質(zhì)結(jié)合，蛋白質(zhì)在結(jié)合材料后構(gòu)象會(huì)發(fā)生怎樣的變化等這些機(jī)理卻并不清楚。

目前常用的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析技術(shù)包括X射線晶體衍射法和核磁共振法。但是，X射線晶體衍射需要制備蛋白質(zhì)晶體樣品，但是蛋白質(zhì)的純度等將會(huì)顯著影響蛋白質(zhì)晶體的生長。此外，蛋白質(zhì)分子量的大小以及其水溶性同樣影響著核磁共振的適用性。而基于質(zhì)譜的結(jié)構(gòu)分析技術(shù)則不受蛋白質(zhì)分子量大小、純度等條件限制。因此，與其他結(jié)構(gòu)分析技術(shù)在提供蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)信息方面相比，基于質(zhì)譜的結(jié)構(gòu)分析技術(shù)有著巨大的優(yōu)勢。

在應(yīng)用質(zhì)譜技術(shù)對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí)，通常需要結(jié)合化學(xué)標(biāo)記方法，其中，氫氘交換和共價(jià)化學(xué)標(biāo)記是最常用的標(biāo)記方法。但是，氫氘的“回交”效應(yīng)在很大程度上影響了結(jié)合氫氘交換和質(zhì)譜技術(shù)方法的準(zhǔn)確性和可信度。穩(wěn)定共價(jià)化學(xué)標(biāo)記方法通常是用于修飾具有高反應(yīng)活性的氨基酸殘基側(cè)鏈，例如二甲基化共價(jià)化學(xué)標(biāo)記法是修飾賴氨酸殘基側(cè)鏈的伯氨基團(tuán)。但是為了確保較高的標(biāo)記效率，一些共價(jià)化學(xué)標(biāo)記方法需要使用高反應(yīng)活性的酰胺化反應(yīng)試劑，從而中和了賴氨酸側(cè)鏈的正電荷，影響蛋白質(zhì)間的靜電相互作用，從而導(dǎo)致標(biāo)記后蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變和活性的喪失。

而通過甲醛和氰基硼氫化鈉對(duì)賴氨酸側(cè)鏈的伯氨進(jìn)行修飾的二甲基化共價(jià)化學(xué)標(biāo)記法是一種穩(wěn)定高效、標(biāo)記后依然保持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和活性的共價(jià)化學(xué)標(biāo)記方法。因此，可以將基于質(zhì)譜技術(shù)的活性二甲基化共價(jià)化學(xué)標(biāo)記法應(yīng)用于蛋白質(zhì)和材料相互作用的結(jié)構(gòu)分析中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在開發(fā)一種基于化學(xué)標(biāo)記法和質(zhì)譜技術(shù)研究蛋白質(zhì)和材料相互作用的結(jié)構(gòu)分析新方法，將蛋白質(zhì)層次活性二甲基化標(biāo)記方法與“自下而上”的質(zhì)譜技術(shù)相結(jié)合，基于位于蛋白質(zhì)表面的賴氨酸殘基比掩埋在內(nèi)部或有相互作用的賴氨酸殘基更容易被標(biāo)記，揭示蛋白質(zhì)和材料相互作用的結(jié)構(gòu)相關(guān)信息。

本發(fā)明專利涉及一種基于化學(xué)標(biāo)記和質(zhì)譜技術(shù)研究蛋白質(zhì)和材料相互作用的結(jié)構(gòu)分析新方法。其特征為首先對(duì)蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)-材料復(fù)合物分別進(jìn)行化學(xué)標(biāo)記，隨后進(jìn)行蛋白質(zhì)的變性、酶解、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析和質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫檢索，對(duì)比材料加入前后蛋白質(zhì)上特定氨基酸位點(diǎn)的化學(xué)標(biāo)記效率變化情況，標(biāo)記效率顯著下降區(qū)域即為蛋白質(zhì)-材料相互作用區(qū)域，上升區(qū)域即為蛋白質(zhì)構(gòu)象變化區(qū)域。