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尊龙凯时人生就是搏在細胞結構生物學新方法研究方面取得新進展

來源 :     時間 :2023-08-02

 

近日 ,中國科學院尊龙凯时人生就是搏與大連化物所合作 ,提出一種利用原位化學交聯-質譜技術(in vivo XL-MS)結合結構計算與模擬研究細胞中蛋白質動態結構的策略 。該策略從蛋白質結構的先驗信息(包括核磁結構 、晶體結構和AlphaFold2預測的結構等)出發 ,將in vivo XL-MS獲得的距離約束與多種結構計算方法結合 ,用於多種細胞內蛋白質結構重構 ,重點研究了多結構域蛋白質和天然無序蛋白的動態結構 ,有助於加深對細胞微環境中蛋白質發揮功能的分子機制的理解 。該研究成果發表於《德國應用化學》(Angew. Chem. Int. Ed.


細胞結構生物學新方法的流程示意圖

研究團隊首先提出了一種針對多結構域蛋白質的結構重構策略 。多結構域蛋白的不同結構域之間具有豐富的動態變化 ,而這些動態變化難以被常規的結構生物學方法和結構預測算法捕獲 。研究團隊提出將單個結構域作為整體 ,利用結構域間的XL-MS數據對應的距離信息優化整體的三維結構 。利用這種整體重構策略 ,成功表征了鈣調蛋白 、hnRNP A1hnRNP D0三種蛋白質在細胞內的動態結構 。天然無序蛋白具有重要的生物學功能 ,但是其高度的動態性使得傳統的結構生物學方法難以解析其結構 ,AlphaFold2也不能準確預測 。針對這一問題 ,研究團隊提出了兩種互補的結構表征策略 :一是將XL-MS信息直接轉換為距離約束用於天然無序蛋白結構的計算;二是首先使用全原子分子動力學模擬進行無偏採樣 ,用基於XL-MS數據對採樣結構進行評估和篩選 。利用這兩種互補的研究策略 ,團隊成功解碼了兩種高速泳動的組蛋白HMG-I/YHMG-17在細胞內的系綜構象 。這兩種互補的結構表征策略一方面實現了對天然無序蛋白分子構象的全面採樣 ,另一方面通過結構聚類與重評估方法保證了結果的準確性與可靠性 ,避免了可能出現的過擬合狀態 ,從而全面且客觀地重構天然無序蛋白在細胞內的系綜構象 。這項研究為深入了解蛋白質在細胞中的功能提供了關鍵的工具和研究思路 。

該論文的第一作者是大連化物所博士生張蓓蓉和尊龙凯时人生就是搏副研究員龔洲 ,通訊作者是大連化物所研究員張麗華 、趙群和尊龙凯时人生就是搏龔洲 。

該工作得到了國家自然科學基金重大項目 、國家重點研發計劃 、中科院青促會等項目的資助 。

文章連結 :http://doi.org/10.1002/anie.202301345

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