近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所蛋白質(zhì)折疊化學(xué)生物學(xué)創(chuàng)新特區(qū)研究組研究員劉宇團(tuán)隊(duì)和生物分子高效分離與表征研究組研究員張麗華團(tuán)隊(duì)合作，通過發(fā)展新型仿生熒光共價(jià)鍵探針和質(zhì)譜表征方法，發(fā)現(xiàn)了蛋白質(zhì)聚集態(tài)界面具有化學(xué)反應(yīng)活性，可用于相變蛋白質(zhì)的標(biāo)記與成像。
大連化物所發(fā)展了相變蛋白質(zhì)的共價(jià)鍵標(biāo)記和成像方法
蛋白質(zhì)在人體內(nèi)的相變過程會(huì)誘發(fā)多種退行性疾病，例如帕金森癥、阿爾茲海默癥、漸凍人癥和老年性心衰等。針對(duì)上述疾病，劉宇團(tuán)隊(duì)致力于發(fā)展新型化學(xué)生物學(xué)工具用于觀察蛋白質(zhì)的相變過程和疾病的早期診斷，張麗華團(tuán)隊(duì)一直關(guān)注胞內(nèi)相變蛋白質(zhì)的質(zhì)譜組學(xué)解析。然而，致病蛋白質(zhì)通常由于發(fā)生相變處于無序結(jié)構(gòu)狀態(tài)，其特異性識(shí)別和檢測具有挑戰(zhàn)性。因此，發(fā)展新的化學(xué)方法識(shí)別和捕捉相變致病蛋白質(zhì)對(duì)疾病的早期診斷和治療有著重要的意義。
在前期工作（Anal. Chem.，2021）的基礎(chǔ)上，該合作團(tuán)隊(duì)保持了紅色熒光蛋白骨架分子對(duì)相變蛋白質(zhì)分子的選擇性結(jié)合能力和熒光激活效應(yīng)，通過模仿Kaede光轉(zhuǎn)化熒光蛋白的作用機(jī)理，逆向設(shè)計(jì)了具有邁克爾加成反應(yīng)活性的新型熒光分子探針。該類新型探針可與早期錯(cuò)誤折疊的蛋白結(jié)合發(fā)出紅色熒光，在進(jìn)一步相變聚集過程中發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)，熒光信號(hào)進(jìn)而由紅光轉(zhuǎn)為綠光。團(tuán)隊(duì)通過定點(diǎn)突變技術(shù)和高分辨質(zhì)譜分析，揭示了相變蛋白和探針分子的共價(jià)反應(yīng)機(jī)制，蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊過程中半胱氨酸的微環(huán)境變化、蛋白聚集緊實(shí)度的不同、探針反應(yīng)活性強(qiáng)弱等因素均會(huì)影響該反應(yīng)的進(jìn)程?；谠摶瘜W(xué)特性，團(tuán)隊(duì)拓展了基于孔雀綠的新型熒光變色分子，并論證了該共價(jià)鍵反應(yīng)的普適性和可調(diào)控性。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)使用該探針，展示了細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)組在藥物刺激下從早期錯(cuò)誤折疊到晚期聚集的相變過程。該工作首次揭示了蛋白質(zhì)相變界面的化學(xué)反應(yīng)活性，對(duì)未來設(shè)計(jì)質(zhì)譜探針和藥物分子提供了新的策略和思路。
上述成果于近日發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed.）上。該工作得到國家自然科學(xué)基金、遼寧省興遼人才計(jì)劃、大連市科創(chuàng)基金、博士后面上基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。
