CASMS分論壇：相互作用組學(xué)和結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)組學(xué)前沿
? 分析測(cè)試百科網(wǎng)訊 美國(guó)東部時(shí)間2021年8月9日-13日，首屆美國(guó)華人質(zhì)譜學(xué)會(huì)（CASMS）學(xué)術(shù)研討會(huì)暨展覽會(huì)在Gather.Town隆重舉行。8月11日的“Frontiers in Interactomics and Structural Proteomics” （相互作用組學(xué)和結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)組學(xué)前沿進(jìn)展）分論壇由加利福尼亞大學(xué)爾灣分校HuangLan（黃嵐）教授主持。來(lái)自荷蘭烏特列支大學(xué)的Albert Heck博士、北京生命科學(xué)研究所的董夢(mèng)秋研究員、美國(guó)匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Yi shi博士、美國(guó)華盛頓特區(qū)喬治華盛頓大學(xué)化學(xué)系的Ling Hao博士、美國(guó)佐治亞理工學(xué)院化學(xué)與生物化學(xué)學(xué)院的Ronghu Wu 博士、美國(guó)加利福尼亞大學(xué)爾灣分校生理學(xué)與生物物理學(xué)系的黃嵐教授分別做精彩報(bào)告。分析測(cè)試百科網(wǎng)作為大會(huì)支持媒體，為您帶來(lái)全程跟蹤報(bào)道。?
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荷蘭烏特列支大學(xué)生物分子質(zhì)譜和蛋白質(zhì)組學(xué)部門(mén)Albert Heck博士
報(bào)告題目：Higher Order Organization of the Plasma Proteome
? Albert Heck博士首先介紹了血漿蛋白質(zhì)組的研究方法，其關(guān)于COVID-19的最新研究成果發(fā)表在Life Science Alliance上。血漿中的很多蛋白是糖蛋白研究組用Native MS（非變性質(zhì)譜） Orbitrap技術(shù)來(lái)分析糖型，并舉例了人促紅細(xì)胞生成素的非變性質(zhì)譜分析。課題組結(jié)合非變性質(zhì)譜和Middle-Down的一體化蛋白質(zhì)組學(xué)方法來(lái)分析糖蛋白，即用非變性質(zhì)譜分析糖型，并酶解后用Middle-Down組學(xué)方法來(lái)定量特定位點(diǎn)的PTM（翻譯后修飾），后者重組后的數(shù)據(jù)和前者非常吻合。
Fetuin是一種研究敗血癥有意義的血漿蛋白，課題組進(jìn)樣100uL血漿用離子交換色譜分離，截取出有效的胎球蛋白（fetuin）餾分再進(jìn)行分析。課題組分析了20個(gè)有獨(dú)特糖型志愿者的血漿后，研究其糖型特點(diǎn)；研究了血漿蛋白質(zhì)組的高階結(jié)構(gòu)：結(jié)合珠蛋白（haptoglobin），用非變性質(zhì)譜和top-down策略研究了源自不同基因型的haptoglobin的四階結(jié)構(gòu)、糖基化和血紅蛋白結(jié)合特性。課題組還使用交聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)并研發(fā)了PhoX簡(jiǎn)便快速的富集技術(shù)，并介紹了膠上交聯(lián)（IGX-MS）技術(shù)，研究了膜攻擊復(fù)合物的組裝體（MAC），用交聯(lián)質(zhì)譜和冷凍電鏡觀察研究了各種sMAC結(jié)構(gòu)。
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北京生命科學(xué)研究所 董夢(mèng)秋研究員
報(bào)告題目：Ten Seconds of Lysine-Lysine Cross-linking under Denaturing Conditions Using di-ortho-phthalaldehyde (DOPA) Enables Mass Spectrometry Analysis of Protein Unfolding
? 董夢(mèng)秋博士首先表示，今年AlphaFold 2和RoseTTAFold人工智能在預(yù)測(cè)蛋白結(jié)構(gòu)方面的新聞?wù)駣^人心，結(jié)構(gòu)生物學(xué)從“快照”走向“電影”，不再僅研究靜態(tài)的結(jié)構(gòu)，而可以研究動(dòng)力學(xué)和構(gòu)象變化，這些對(duì)于結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)組學(xué)來(lái)說(shuō)充滿機(jī)遇和挑戰(zhàn)。她接下來(lái)簡(jiǎn)介了交聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)（CXMS/XLMS/CL-MS），但過(guò)去僅限于研究靜態(tài)結(jié)構(gòu)，因?yàn)闃?gòu)象變化太快，交聯(lián)反應(yīng)太慢，比如使用NHS ester交聯(lián)劑的交聯(lián)反應(yīng)常為數(shù)十分鐘到2小時(shí)。課題組研究了一種新型僅需10秒鐘的交聯(lián)反應(yīng)，使用DOPA2交聯(lián)劑，快速的非水解型K-K交聯(lián)劑。文獻(xiàn)最早報(bào)道的OPA（鄰苯二甲醛）已比NHS ester快3-7倍，課題組進(jìn)一步研發(fā)了DOPA2，在SDS-PAGE上交聯(lián)僅需10秒（比DSS快60-120倍），在酶解后的LCMS分析中僅需10-20秒，用FRET（熒光共振能量轉(zhuǎn)移）方法也觀察到10-20秒的交聯(lián)時(shí)間。研究還發(fā)現(xiàn)，DOPA2的交聯(lián)可發(fā)生在變性劑存在情況下。接下里舉例介紹了SNase（葡萄球菌核酸酶）的交聯(lián)質(zhì)譜分析，在尿中SNase有兩種過(guò)渡態(tài)，用DOPA2交聯(lián)了兩種SNase過(guò)渡態(tài)并觀測(cè)了各自結(jié)構(gòu)，并發(fā)現(xiàn)了新的loop連接。在尿中RNase A的交聯(lián)質(zhì)譜分析中，在不同時(shí)間點(diǎn)、不同濃度下取出樣品，可觀測(cè)到有趣的不同結(jié)果，并可進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬RNase A的各種非折疊中間體。DOPA2可在10秒交聯(lián)，可耐受尿液和GdnHCL，雖然對(duì)于“錄像”更多構(gòu)象還不夠快，但已經(jīng)邁出了重要一步。?
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美國(guó)匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院，Yi shi（時(shí)毅）博士
報(bào)告題目：Proteomics Facilitates the Development of A Novel Inhalation Therapy for the?Evolving COVID-19 Pandemic（蛋白質(zhì)組學(xué)有助于發(fā)展新的吸入療法，以應(yīng)對(duì)不斷演變的新冠病毒-19大流行）
? Yi shi博士介紹了納米抗體（Camelid Nanobodies，Nb）的特點(diǎn)，分子量小（約15000 Da）非常穩(wěn)定可溶性高，低成本快速生產(chǎn)，易于生物工程，在可吸入方面有潛力，生物安全性高；其高通量、高質(zhì)量、穩(wěn)定和快速的特性非常吸引人。Yi Shi博士進(jìn)一步介紹了其表征方法，特性并分析了其機(jī)理。在過(guò)去的一年里，時(shí)毅教授的研究團(tuán)隊(duì)與合作者通過(guò)給大羊駝免疫，并結(jié)合先進(jìn)的蛋白質(zhì)組學(xué)平臺(tái)技術(shù)，快速鑒定了超過(guò)8000個(gè)納米抗體，可以強(qiáng)效結(jié)合新冠病毒受體結(jié)合域（RBD）。這些高親和的納米抗體水溶性好，穩(wěn)定性高，適合低成本快速生產(chǎn)。穩(wěn)定的納米抗體可以通過(guò)氣化噴霧吸入，用于治療病毒引起的肺部感染。在倉(cāng)鼠模型中，研究團(tuán)隊(duì)首次證明了可吸入納米抗體的高效率，只需超低劑量（0.2mg/kg）吸入，就可在動(dòng)物感染新冠病毒后迅速起到保護(hù)作用，將肺內(nèi)病毒顆粒數(shù)量降低為百萬(wàn)分之一。總結(jié)來(lái)看，該研究為Nb藥物發(fā)現(xiàn)建立強(qiáng)大蛋白質(zhì)組學(xué)通路，發(fā)現(xiàn)了高效中和病毒的納米抗體，多價(jià)結(jié)構(gòu)的生物工程提高效力<0.1ng/mL，使用穩(wěn)定的霧化Nb進(jìn)行高效吸入治療，結(jié)構(gòu)研究揭示了三類(lèi)中和Nbs，并提供了潛在抗病毒藥物的見(jiàn)解機(jī)制，兩類(lèi)對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物具有高度抗性，使用Nb雞尾酒療法可最大限度地減少突變逃逸。
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美國(guó)華盛頓特區(qū)喬治華盛頓大學(xué)化學(xué)系，Ling Hao博士
報(bào)告題目：Developing Proximity Labeling Proteomics Strategies for Neurodegenerative Diseases（神經(jīng)退行性疾病鄰近標(biāo)記蛋白質(zhì)組學(xué)研究進(jìn)展）
? Ling Hao博士介紹了課題組發(fā)展的基于質(zhì)譜的技術(shù)，開(kāi)展鄰近標(biāo)記蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，介紹了其技術(shù)挑戰(zhàn)，討論了可裂解生物素化。在神經(jīng)退行性疾病研究方面，研究了溶酶體功能障礙，線粒體功能障礙等。蛋白-蛋白的相互作用可分為穩(wěn)態(tài)作用，瞬態(tài)作用，和鄰近蛋白質(zhì)。鄰近標(biāo)記（PL）技術(shù)使用PL酶，捕獲穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)蛋白相互作用和分子的微環(huán)境。課題組發(fā)展了Lysosomal PL（溶酶體鄰近標(biāo)記）蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，觀察蛋白的相互作用。PL-MS存在的技術(shù)挑戰(zhàn)包括：高豐度內(nèi)源性生物素化蛋白質(zhì)，實(shí)驗(yàn)條件變化，鏈霉親和素污染，缺乏生物素化位點(diǎn)信息等，課題組發(fā)展了各種方法來(lái)應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)。
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美國(guó)佐治亞理工學(xué)院化學(xué)與生物化學(xué)學(xué)院，Ronghu Wu 博士
報(bào)告題目：Effective Mass Spectrometry-Based Methods to Globally Analyze Glycoproteins?on the Cell Surface and Their Interactions（基于質(zhì)譜的有效方法全面分析細(xì)胞表面的糖蛋白及其相互作用）
? Wu博士首先簡(jiǎn)介了研究細(xì)胞表面糖蛋白的重要性。課題組發(fā)展了有效的基于質(zhì)譜的技術(shù)來(lái)靶向分析細(xì)胞表面糖蛋白。研究不同類(lèi)型的人類(lèi)細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)，表面糖蛋白獨(dú)特和差異的表達(dá)決定了細(xì)胞類(lèi)型，因此課題組研究其動(dòng)力學(xué)，對(duì)細(xì)胞免疫應(yīng)答不同期間細(xì)胞表面糖蛋白進(jìn)行定量來(lái)研究動(dòng)力學(xué)。用LPS處理后，進(jìn)行時(shí)間分辨的定量，研究并比較了單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞的表面糖蛋白定量動(dòng)力學(xué)，比較分析了其主要差異和特異的位點(diǎn)變化，在用交聯(lián)選擇性富集后分析表面糖蛋白的相互作用，并構(gòu)建了細(xì)胞表面蛋白質(zhì)相互作用組，對(duì)交聯(lián)肽的鑒定揭示出表面直接的相互作用?？傮w而言，課題組發(fā)展了集代謝標(biāo)記，生物正交化學(xué)和基于質(zhì)譜的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)來(lái)特異地分析細(xì)胞表面的糖蛋白，對(duì)病毒感染的細(xì)胞表面糖蛋白的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行定量，鑒定了IGSF8和TSPAN3等新的表面糖蛋白并揭示其糖基化位點(diǎn)的變化；通過(guò)綜合利用化學(xué)交聯(lián)、選擇性富集和蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，全局性分析了表面糖蛋白的相互作用，鑒定了表面蛋白的直接作用。
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美國(guó)加利福尼亞大學(xué)爾灣分校生理學(xué)與生物物理學(xué)系，黃嵐教授
報(bào)告題目：Developing Cross-linking Mass Spectrometry to Define Interaction and Structural?Topologies of Protein Complexes（發(fā)展交聯(lián)質(zhì)譜以確定蛋白質(zhì)復(fù)合物的相互作用和結(jié)構(gòu)拓?fù)洌?/span>
? 黃嵐教授首先簡(jiǎn)介了XL-MS（交聯(lián)質(zhì)譜）分析方法，課題組發(fā)展了DSSO（Disuccinimidyl Sulfoxide）交聯(lián)劑，并介紹其在一級(jí)質(zhì)譜、二級(jí)質(zhì)譜、三級(jí)質(zhì)譜的表現(xiàn)，通過(guò)MSn技術(shù)可非混淆地準(zhǔn)確鑒定DSSO內(nèi)交聯(lián)的肽段。課題組還發(fā)展了一系列如DHSO、BMSO等交聯(lián)劑，并已同Sigma、賽默飛、Cayman等建立了商業(yè)合作。黃教授繼續(xù)介紹了包含亞砜的質(zhì)譜交聯(lián)劑的交聯(lián)質(zhì)譜分析策略，如PPI Mapping，分析構(gòu)象變化、結(jié)構(gòu)模型等，比較了DSSO、DHSO、BMSO交聯(lián)距離的尺寸變化，因此可應(yīng)用多種交聯(lián)劑的策略來(lái)分析蛋白質(zhì)復(fù)合物的綜合結(jié)構(gòu)模型，介紹了其在活體PPI研究中的成功應(yīng)用。隨后黃教授介紹了具有雜化雙功能光反應(yīng)的含亞砜交聯(lián)劑來(lái)研究蛋白復(fù)合物，在基于SDADO的交聯(lián)質(zhì)譜分析策略方面，課題組分析了26S 蛋白酶體原子模型，用XL-PPI研究26S 蛋白酶體的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，被雙吖丙啶（Diazirine）靶向的氨基酸分布。
? 總體而言，課題組發(fā)展了一系列含有亞砜的質(zhì)譜裂解交聯(lián)劑，在蛋白復(fù)合物的結(jié)構(gòu)分析中可快速準(zhǔn)確鑒定交聯(lián)多肽，基于SDASO的交聯(lián)多級(jí)質(zhì)譜工作流程，可以對(duì)大蛋白復(fù)合物進(jìn)行光活化交聯(lián)質(zhì)譜分析，比較而言，SDASO交聯(lián)劑穩(wěn)定，并捕獲與殘基特異性試劑互補(bǔ)的相互作用。
? 關(guān)于Frontiers in Interactomics and Structural Proteomics分論壇演講人的簡(jiǎn)介，請(qǐng)見(jiàn)：http://www.casms.org/?action=content&id=61?
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