發(fā)布時(shí)間：2021-03-31 04:50

　　蛋白質(zhì)是生命功能的執(zhí)行者,其功能的發(fā)揮受自身結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化、與其他生物分子的相互作用及修飾等因素的調(diào)節(jié)。因此,對(duì)蛋白質(zhì)及蛋白復(fù)合物結(jié)構(gòu)的研究有助于揭示重要生命過程中的分子機(jī)理與機(jī)制。氫氘交換質(zhì)譜（Hydrogen deuterium exchange mass spectrometry,HDX-MS）是研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)變化和相互作用的強(qiáng)有力工具,也是傳統(tǒng)生物物理手段的重要補(bǔ)充。該文綜述了HDX-MS的基本原理、機(jī)制、實(shí)驗(yàn)方法和研究最新進(jìn)展,并從蛋白質(zhì)自身動(dòng)態(tài)變化、蛋白質(zhì)-小分子相互作用、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用3個(gè)方面介紹了近年來HDX-MS在蛋白及蛋白復(fù)合物研究中的應(yīng)用進(jìn)展。 

【文章來源】：分析測(cè)試學(xué)報(bào). 2020,39(01)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：11 頁(yè)

【部分圖文】：

氘代30 s(A)、300 s(B)和15 h(C)后,卡拉洛爾

除了傳統(tǒng)的生物物理學(xué)方法,質(zhì)譜(Mass spectrometry,MS)技術(shù)也廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)領(lǐng)域的研究。1980年代末,軟電離技術(shù)如基質(zhì)輔助激光解吸電離(MALDI)和電噴霧電離(ESI)的發(fā)明推動(dòng)了生物質(zhì)譜的飛速發(fā)展,使得生物大分子能夠以完整離子的形式被轉(zhuǎn)移到氣相中,從而被不同類型的質(zhì)量分析器所檢測(cè)[12]。質(zhì)譜分析不僅可用于鑒定蛋白序列和翻譯后修飾[13],還能用于研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、折疊和動(dòng)力學(xué)機(jī)制[14-16]。其中,氫氘交換質(zhì)譜(Hydrogen deuterium exchange mass spectrometry,HDX-MS)技術(shù)是研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化的一種強(qiáng)有力工具,也是對(duì)傳統(tǒng)生物物理手段的重要補(bǔ)充[17]。氫氘交換(HDX)用于研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)早已不是一個(gè)新的概念。Linderstr?m-Lang在1954年的工作中首次將蛋白質(zhì)置于D2O中,利用密度梯度管測(cè)定氫氘交換速率從而研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)[18],并由此奠定了HDX的理論基礎(chǔ)[19]。氫氘交換質(zhì)譜技術(shù)可通過結(jié)合低溫超高壓高效液相色譜和質(zhì)譜儀器分析確定酰胺氫氘交換的位置和速率。此外,實(shí)驗(yàn)分析流程和前期數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化使得HDX-MS技術(shù)發(fā)展迅速,成為一種有效的蛋白結(jié)構(gòu)分析工具[20]。雖然HDX-MS不能獲得高分辨率的蛋白結(jié)構(gòu)信息,但其優(yōu)點(diǎn)在于基本不受分析體系的大小和復(fù)雜程度的限制[21],樣品需求量少,并且還可用于研究對(duì)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)學(xué)分析方法具有挑戰(zhàn)的蛋白體系,如膜蛋白[22]、無序蛋白[23]和超大蛋白復(fù)合物[24]。本文首先介紹了HDX-MS的基本原理、交換機(jī)制、實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)研究進(jìn)展,隨后從蛋白質(zhì)自身結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化,蛋白質(zhì)-小分子相互作用以及蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用3個(gè)方面對(duì)HDX-MS的應(yīng)用進(jìn)行介紹。1 氫氘交換質(zhì)譜技術(shù)概述

除此之外,HDX-MS還廣泛應(yīng)用于生物制藥生產(chǎn)和開發(fā)過程中的高階結(jié)構(gòu)表征和質(zhì)量控制。蛋白質(zhì)藥物的生產(chǎn)依賴于細(xì)胞表達(dá),生物合成過程中產(chǎn)生的不同程度的PTMs是誘導(dǎo)藥物三維結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化的重要因素[78-79]。Houde等采用整體和局部HDX-MS技術(shù)對(duì)PTMs(如甲硫氨酸氧化、鹽藻糖糖基化和半乳糖糖基化等)如何影響重組單克隆抗體IgG1的構(gòu)象動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行了研究。以糖基化結(jié)果為例,整體HDX分析顯示IgG1具有高度穩(wěn)定的高級(jí)結(jié)構(gòu),而局部HDX研究則顯示糖基化區(qū)域去糖基后氘代水平發(fā)生改變,說明糖基化會(huì)影響抗體對(duì)受體的識(shí)別[80-81]。同樣,HDX-MS還可用于表征復(fù)雜且異質(zhì)性高的生物藥物體系,如重組因子IX-Fc融合蛋白[82]。圖4 氘代30 s(A)、300 s(B)和15 h(C)后,卡拉洛爾

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]新型蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析手段——?dú)潆粨Q質(zhì)譜技術(shù)進(jìn)展[J]. 賈偉,陳熙.  現(xiàn)代科學(xué)儀器. 2011(05)



本文編號(hào)：3110824