董夢秋、雷曉光eLife發表重要成果

　　3月8日，國際著名期刊《eLife》在線發表了北京協和醫學院、北京生命科學研究所（NIBS）、北京大學和清華大學等處的一項最新成果，題為“Trifunctional cross-linker for mapping protein-protein interaction networks and comparing protein conformational states”。在這項研究中，研究人員開發了一種賴氨酸靶向交聯劑，以改進創新性的技術——蛋白質化學交聯結合質譜鑒定技術（chemical cross-linking of proteins coupled with mass spectrometry analysis，CXMS）。

　　NIBS的董夢秋和雷曉光兩位研究員是本文共同通訊作者。董夢秋研究員早年畢業于四川大學，1995年碩士畢業于中科院上海生化所，2001年博士畢業于耶魯大學，曾經在美國加州大學圣地亞哥分校、斯克利普斯研究院從事博士后研究，2007年至今，北京生命科學研究所研究員。2012年，董夢秋實驗室與賀思敏教授研究組合作，研發出了一套完整的基于高精度質譜鑒定化學交聯肽段的新技術方法，這一研究成果公布在Nature Methods雜志。雷曉光研究員2001年畢業于北京大學化學系，2006年博士畢業于美國波士頓大學，曾在哥倫比亞大學從事博士后研究，2008年底全職回國，曾任天津大學藥物科學與技術學院藥物化學系教授，博士生導師，北京生命科學研究所研究員。有多項研究成果發表在Nature，Cell，Nat.Chem. Biol.，Angew. Chem. Int. Ed.，J.Am. Chem. Soc.，Chem. Sci.和Cell Res.等國際頂級刊物。

　　在不同的復合物中，蛋白質通過與多個蛋白質合作伙伴相互作用，而執行不同的功能。研究蛋白質復合物結構和蛋白質間相互作用，對于理解它們的功能是至關重要的。近年來，蛋白質化學交聯結合質譜鑒定技術（chemical cross-linking of proteins coupled with mass spectrometry analysis，CXMS）已經成為分析這種結構和相互作用的有力工具。與傳統方法相比，CXMS方法耗時少，對樣品純度要求不高；因此，這種技術受到越來越多的歡迎。

　　隨著分析儀器發展的最新進展，交聯試劑和軟件，已經使CXMS從默默無聞到日益突出，并涌現出一系列成功的應用案例。然而，CXMS仍受到樣品復雜性和交聯肽低豐度的限制。為了降低大分子復合物包含的樣本的復雜性，通常需要廣泛的分餾。在更異質性的樣本中（如天然免疫沉淀物和全細胞裂解液）確定交聯肽，甚至更為困難。

　　考慮到樣品中交聯肽的稀疏性，交聯后使用親和標記物將它們從復雜的混合物中純化出來，將是有利的。然而，盡管研究人員加大了力度，開發具有富集功能的化學交聯劑，但是只有很少一些藥物已被證明能提高復雜樣品的識別能力。

　　在這項工作中，研究人員開發了一系列的化學交聯劑，它們具有一種之前首創的模塊化設計。它們都包含一種用于親和純化的生物素標記物，和一個裂解位點——可用于將交聯肽從鏈霉親和素磁珠上釋放出來。研究人員選擇了具有最佳性能的交聯劑，并開發了一種強大的富集程序，具有97%以上的濃縮效率。他們稱之為賴氨酸靶向富集交聯劑（Leiker）。研究人員利用之前開發的pLink識別軟件，表明用Leiker可有效地促進各種各樣樣本類型的CXMS分析，從純化的復合物、天然免疫沉淀物，到高度復雜的全細胞裂解液。

　　交聯劑修飾的肽的定量，有可能檢測到蛋白質的構象變化和分子間相互作用的變化，雖然這些方法不是很成熟。為了解決這項技術的這個潛在關鍵應用，該研究小組合成了穩定的同位素標記的Leiker。同時，他們構建了自動化數據分析流程，用于輕和重Leiker交聯連接的相對定量。

　　作為一個概念驗證，研究人員對一個RNA結合蛋白L7Ae，進行了定量CXMS分析。使用氘標記的Leiker，研究人員發現，正如預期的那樣，在存在RNA的情況下，包埋在RNA結合的三個L7Ae賴氨酸殘基，它們的單一連接大幅度下降。研究人員進一步將量化CXMS的應用，延伸到了一個高度復雜的系統，包含對數期和穩定期的大腸桿菌細胞，并鑒定了一個生長期特異性的蛋白質相互作用。