蛋白质糖基化修饰的非变性构象分辨质谱研究进展

糖基化是蛋白质最重要的翻译后修饰之一,能够调控蛋白质的电荷态、结构及分子间相互作用等,进而影响其功能。糖基化的高度异质性导致传统的结构解析方法很难对糖蛋白进行全面表征。随着分析技术的发展,质谱在糖蛋白结构解析中发挥了重要作用。蛋白质组学质谱技术可在多肽水平上对复杂、低丰度蛋白质糖基化修饰的化学组成与位点信息进行鉴定。非变性质谱技术(native mass spectrometry,nMS)则直接在完整蛋白水平上揭示聚糖异质性及其对蛋白高级结构和相互作用的调控效应。作为结构质谱的代表性技术,基于离子淌度的nMS受益于离子淌度仪的构象分辨能力和构象去折叠功能,能够在非变性质谱的基础上提供离子的三维动态结构信息,为异构体结构快速鉴定提供不可替代的解决方案。本文重点介绍了两种新兴离子淌度质谱技术,即非变性动态构象分辨质谱技术和糖型分辨结构质谱技术,并以3种常见蛋白体系为例,介绍其在糖蛋白构象研究领域的最新进展。

蛋白质立体化学修饰的离子淌度质谱研究进展

蛋白质立体化学修饰是一类低丰度、与人类多种疾病相关的翻译后修饰,由于其并未改变蛋白质的分子质量,难以通过传统的蛋白组学鉴定方法进行发现与鉴定。离子淌度质谱(IM-MS)技术依据不同离子在漂移管中与缓冲气体碰撞后迁移速率的不同而快速分离离子,提供了一种基于构象、电荷数、尺寸和分子质量的分离手段,已在蛋白质立体化学修饰的鉴定与分离分析中取得了阶段性进展。本文从非变性离子淌度质谱实验的角度出发,介绍了漂移管离子淌度仪、行波离子淌度仪、微分迁移率分析仪、高场不对称离子淌度仪以及捕获离子淌度仪等5种商业化离子淌度仪的性能。在此基础上,总结了立体化学修饰高分辨离子淌度质谱分离分析与鉴定方法的最新研究进展,同时介绍了立体化学修饰调控的配体-受体相互作用的结构质谱表征策略,尤其对碰撞诱导去折叠技术在复合物手性构象差异中的研究进行阐述。最后,展望了基于IM-MS的立体化学修饰鉴定与定量等研究方向,以期为立体化学修饰的下一发展阶段提供参考。

非变性结构质谱在蛋白提取、离子源开发与构象解析方面的研究进展

非变性条件下的蛋白质研究可以提供更准确的高级结构信息,为“序列-结构-功能”关系解析提供更接近生理条件的分子基础。非变性质谱(native MS)是在非变性条件下对目标蛋白质进行质谱分析的技术。近年来,非变性质谱在蛋白构象、蛋白质非共价相互作用以及蛋白质组装复合物等高阶结构解析中发挥着不可替代的作用,并逐渐成为结构生物学研究的重要支撑方法之一。本文总结了非变性结构质谱在蛋白提取、离子源开发与构象解析方面的发展现状,并提出了非变性结构质谱领域现阶段的技术瓶颈与潜在的解决策略,主要包含原位分析能力和结构分辨率的提升这两方面。