近日，北京大學(xué)化學(xué)(http://www.weberwork.com/sell/l_9/)與分子工程學(xué)院、北大-清華生命聯(lián)合中心以及北京大學(xué)合成與功能生物分子中心的王初教授課題組與北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、蛋白質(zhì)與植物基因研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、北大-清華生命聯(lián)合中心的肖俊宇教授課題組聯(lián)合在Nature Chemical Biology雜志上發(fā)表了一項(xiàng)突破性研究成果。他們開(kāi)發(fā)了一種名為metaL-TPP的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方法，通過(guò)熱穩(wěn)定性組學(xué)分析技術(shù)深入探索了金屬離子解離對(duì)蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性的影響，為金屬蛋白質(zhì)組和金屬生物學(xué)研究提供了全新的實(shí)驗(yàn)工具(http://www.weberwork.com/sell/l_5/)。
金屬離子在生物體內(nèi)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，參與酶催化、細(xì)胞結(jié)構(gòu)維持、物質(zhì)運(yùn)輸(http://www.weberwork.com/sell/l_19/)及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等多種生物過(guò)程。然而，全面理解金屬離子與蛋白質(zhì)的相互作用及其對(duì)生物功能的影響一直是科學(xué)界面臨的挑戰(zhàn)。metaL-TPP方法的出現(xiàn)，為這一領(lǐng)域的研究帶來(lái)了革命性的突破。
該方法基于蛋白質(zhì)與配體結(jié)合或解離后熱穩(wěn)定性變化的原理，利用廣譜金屬離子螯合劑EDTA剝奪蛋白質(zhì)組中的金屬離子，并通過(guò)定量質(zhì)譜技術(shù)監(jiān)測(cè)由此引發(fā)的蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性變化。由于金屬離子的缺失會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性降低，因此，在質(zhì)譜數(shù)據(jù)分析中表現(xiàn)出熱穩(wěn)定性下降的蛋白質(zhì)被認(rèn)為是潛在的金屬結(jié)合蛋白。
通過(guò)將metaL-TPP策略應(yīng)用于人類(lèi)蛋白質(zhì)組，研究團(tuán)隊(duì)不僅成功鑒定出了一批已知的金屬結(jié)合蛋白，還發(fā)現(xiàn)了許多之前未被注釋為具有金屬結(jié)合活性的潛在金屬結(jié)合蛋白。這一發(fā)現(xiàn)極大地?cái)U(kuò)展了人們對(duì)金屬結(jié)合蛋白多樣性和復(fù)雜性的認(rèn)識(shí)。
此外，研究團(tuán)隊(duì)還選擇了一個(gè)具有重要生物功能的潛在金屬結(jié)合蛋白GFPT2進(jìn)行了深入的生化驗(yàn)證，將金屬調(diào)控與細(xì)胞內(nèi)己糖合成通路聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)一步揭示了金屬離子在細(xì)胞內(nèi)的具體生化功能。
metaL-TPP方法的開(kāi)發(fā)為金屬蛋白質(zhì)組學(xué)研究提供了新的有力工具，有望促進(jìn)人們對(duì)金屬結(jié)合蛋白功能和機(jī)制的深入理解。通過(guò)與王初課題組之前開(kāi)發(fā)的機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)金屬結(jié)合位點(diǎn)的方法相結(jié)合，該方法可以系統(tǒng)地發(fā)現(xiàn)和鑒定不同物種中的金屬結(jié)合蛋白，為金屬蛋白的生物學(xué)功能研究提供重要線(xiàn)索。
該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部和北京科學(xué)分子國(guó)家研究中心的支持。北京大學(xué)前沿交叉學(xué)科研究院北大-清華生命聯(lián)合中心的2022屆博士畢業(yè)生曾欣、2021屆博士畢業(yè)生魏田田、化學(xué)與分子工程學(xué)院2019級(jí)博士生王相賀以及王初課題組副研究員劉源為該文的共同第一作者。王初和肖俊宇為該工作的共同通訊(http://www.weberwork.com/sell/l_25/)作者。
這一研究成果的發(fā)表標(biāo)志著北京大學(xué)在金屬蛋白質(zhì)組學(xué)研究領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展，并為未來(lái)相關(guān)研究提供了寶貴的實(shí)驗(yàn)工具和方法學(xué)支持。
