近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員張麗華、研究員趙群團隊研制了基于二甲基哌啶基的可一步富集和定量分析的新型交聯劑，通過降低樣品損失，實現了少量細胞（1×104個）中蛋白質復合物的原位交聯質譜（XL-MS）分析。相關成果發表在《德國應用化學》。
新型交聯劑特征。大連化物所供圖
細胞內的蛋白質通過構象變化和相互作用執行特定的生物學功能，對蛋白質復合物原位動態變化的精準分析對于理解細胞功能、揭示疾病機制、識別潛在藥物靶點等至關重要。原位化學交聯（In vivo XL-MS）是近年來受到廣泛關注的活細胞內蛋白質復合物解析新技術。然而，大多數體內XL-MS方法在交聯肽段富集過程因步驟繁多造成樣品損失嚴重，不僅制約了其在少量樣品中的應用，而且定量重現性較差。因此，發展具有高生物相容性且能同時實現一步富集和定量分析的交聯劑，對于實現原代神經元等難以擴增的少量珍貴生物樣本中蛋白質復合物解析至關重要。
近年來，團隊一直致力于原位化學交聯質譜新技術研究，通過開發一系列多功能型化學交聯劑，并系統建立深度覆蓋的化學交聯分析方法等，不斷提升In vivo XL-MS技術對于蛋白質復合物原位動態構象和相互作用的深度捕獲和精準解析能力。目前，團隊已研制了多種具有不同富集基團、正交反應活性基團的可透膜交聯劑，并發展了相應的交聯肽段富集方法和基于化學交聯距離約束的蛋白質原位構象和相互作用解析方法等，為蛋白質復合物功能狀態下原位構象和相互作用的規模化精準解析提供了關鍵技術支撐。
本工作中，團隊以二甲基哌啶基作為富集基團，研制了具有可透膜、可富集、可定量功能的交聯劑——2,6-二甲基哌啶基二琥珀酰亞胺十三酯（DPST）。進一步地，團隊利用TMT抗體，實現了交聯肽段的一步富集與可逆洗脫，避免了多步富集過程中樣品的損失，使1×104個細胞的分析成為可能。此外，DPST支持在細胞水平實現輕/重同位素標記，并通過生成MS2定量報告離子提高信噪比，同時避免了譜圖復雜度的增加。
利用該交聯劑，團隊不僅繪制了單胎小鼠原代神經元中蛋白質原位相互作用網絡，還實現了動態液液相分離環境中瞬時/弱相互作用的定量檢測。
相關論文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202501845