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大連化物所發(fā)現(xiàn)新成果 發(fā)展相變蛋白質(zhì)的共價鍵標(biāo)記和成像方法
2021年03月16日 14:02:49
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：5622
中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所(簡稱”大連化物所”)成立于1949年3月，當(dāng)時定名為“大連大學(xué)科學(xué)研究所”，1961年底更名為“中國科學(xué)院化學(xué)物理研究所”，1970年正式定名為“中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所”。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所(簡稱”大連化物所”)成立于1949年3月，當(dāng)時定名為“大連大學(xué)科學(xué)研究所”，1961年底更名為“中國科學(xué)院化學(xué)物理研究所”，1970年正式定名為“中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所”。
歷經(jīng)70多年的發(fā)展，大連化物所已經(jīng)發(fā)展成一個基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究并重、應(yīng)用研究和技術(shù)轉(zhuǎn)化相結(jié)合，以任務(wù)帶學(xué)科為主要特色的綜合性研究所。在常見累月中，大連化物所通過不斷積累和調(diào)整，逐步形成了自己的科研特色,在國民經(jīng)濟和國家安全中發(fā)揮著不可替代的作用。
日前，中科院大連化物所蛋白質(zhì)折疊化學(xué)生物學(xué)創(chuàng)新特區(qū)研究組(02T5組)劉宇研究員團隊和生物分子高效分離與表征研究組(1810組)張麗華研究員團隊進行了深入的合作，在實驗中通過發(fā)展新型仿生熒光共價鍵探針和質(zhì)譜表征方法，發(fā)現(xiàn)了蛋白質(zhì)聚集態(tài)界面具有化學(xué)反應(yīng)活性，該發(fā)現(xiàn)可用于相變蛋白質(zhì)的標(biāo)記與成像。
那么這一發(fā)現(xiàn)有著怎樣的意義呢？
這要從蛋白質(zhì)在人體的參與度說起，蛋白質(zhì)是組成人體一切細胞、組織的重要成分，一般來說，蛋白質(zhì)約占人體全部質(zhì)量的18%，重要的還是其與生命現(xiàn)象有關(guān)。蛋白質(zhì)在人體內(nèi)的相變過程中會誘發(fā)多種退行性疾病，例如阿爾茲海默癥、帕金森、漸凍人癥和老年性心衰等等。
針對以上這些疾病，劉宇及其所在的團隊致力于發(fā)展新型化學(xué)生物學(xué)工具用于觀察蛋白質(zhì)的相變過程和疾病早期的診斷，張麗華團隊一直關(guān)注胞內(nèi)相變蛋白質(zhì)的質(zhì)譜組學(xué)解析。然而，致病蛋白質(zhì)通常由于發(fā)生相變處于無序結(jié)構(gòu)狀態(tài)，其特異性識別和檢測具有挑戰(zhàn)性。因此，發(fā)展新的化學(xué)方法識別和捕捉相變致病蛋白質(zhì)對疾病的早期診斷和治療有著重要的意義。
據(jù)大連化物所了解到，該合作團隊在前期工作的基礎(chǔ)上，保持了紅色熒光蛋白骨架分子對相變蛋白質(zhì)分子的選擇性結(jié)合能力和熒光激活效應(yīng)，通過模仿Kaede光轉(zhuǎn)化熒光蛋白的作用機理，逆向設(shè)計了具有邁克爾加成反應(yīng)活性的新型熒光分子探針。該類新型探針可與早期錯誤折疊的蛋白結(jié)合發(fā)出紅色熒光，在進一步相變聚集過程中發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)，熒光信號進而由紅光轉(zhuǎn)為綠光。
張麗華及其所在的團隊通過定點突變技術(shù)和高分辨質(zhì)譜分析，揭示了相變蛋白和探針分子的共價反應(yīng)機制，蛋白質(zhì)錯誤折疊過程中半胱氨酸的微環(huán)境變化、蛋白聚集緊實度的不同、探針反應(yīng)活性強弱等因素均會影響該反應(yīng)的進程。基于該化學(xué)特性，團隊拓展了基于孔雀綠的新型熒光變色分子，并論證了該共價鍵反應(yīng)的普適性和可調(diào)控性。同時，團隊使用該探針，展示了細胞內(nèi)蛋白質(zhì)組在藥物刺激下從早期錯誤折疊到晚期聚集的相變過程。該工作首次揭示了蛋白質(zhì)相變界面的化學(xué)反應(yīng)活性，對未來設(shè)計質(zhì)譜探針和藥物分子提供了新的策略和思路。
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