新技術(shù)實現(xiàn)活細胞內(nèi)線粒體蛋白質(zhì)的原位構(gòu)象和相互作用解析
蛋白質(zhì)是生物功能的執(zhí)行者，其動態(tài)組裝介導(dǎo)的高維度信號傳導(dǎo)貫穿于不同細胞器，并調(diào)控著諸多生命過程。對細胞器中蛋白質(zhì)原位構(gòu)象和相互作用的時空動態(tài)變化精準解析，對于理解生命過程、揭示疾病機制、篩選生物標志物以及尋找藥物靶標具有重要意義。近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所張麗華研究員團隊，在基于交聯(lián)劑載體靶向遞送的活細胞內(nèi)線粒體蛋白質(zhì)原位構(gòu)象和相互作用解析方面取得新進展。相關(guān)成果發(fā)表在《自然一通訊》。
本工作中，團隊以雙十八烷基二甲基溴化銨為靶向基團、以聚乳酸—乙醇酸為載體基質(zhì)、以聚甲醛35氫化蓖麻油為保護劑，通過乳化溶劑蒸發(fā)法，制備了高包埋交聯(lián)劑雙琥珀酰亞胺辛二酸酯的納米顆粒。隨后，在靶向基團識別和保護劑的共同作用下，納米顆粒將交聯(lián)劑靶向遞送至HepG 2細胞線粒中，交聯(lián)劑被釋放后對線粒體中的蛋白質(zhì)復(fù)合物進行原位交聯(lián)。最后，團隊利用液質(zhì)聯(lián)用鑒定交聯(lián)肽段，對線粒體中蛋白質(zhì)復(fù)合物原位構(gòu)象和相互作用位點進行精準解析。該技術(shù)不僅實現(xiàn)了活細胞內(nèi)空間分辨的蛋白質(zhì)復(fù)合物的低擾動原位交聯(lián)，而且與已發(fā)表的先分離細胞器再交聯(lián)以及全細胞原位交聯(lián)方法相比，可以鑒定到更多的細胞器靶向的蛋白質(zhì)復(fù)合物。
利用該技術(shù)鑒定到的線粒體呼吸鏈蛋白質(zhì)復(fù)合物信息，不僅與蛋白質(zhì)晶體學(xué)結(jié)構(gòu)或AlphaFold預(yù)測的結(jié)構(gòu)高度匹配，而且還提供了74對未報道的蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)相互作用信息，這些未報道的相互作用主要與氧化磷酸化的主要場所——線粒體嵴形成有關(guān)，這為深入研究線粒體的能量轉(zhuǎn)換提供了技術(shù)支撐。
“這一技術(shù)將納米載體首次拓展到蛋白質(zhì)復(fù)合物分析領(lǐng)域，為在活體水平開展靶向細胞器的蛋白質(zhì)原位構(gòu)象和相互作用解析提供了新思路。”張麗華介紹道。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-023-39485-3
