我所提出基于交聯劑載體靶向遞送的活細胞內線粒體蛋白質原位構象和相互作用解析新技術

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　　近日，我所生物技術研究部生物分子高效分離與表征研究組（1810組）楊開廣研究員和張麗華研究員在基于交聯劑載體靶向遞送的活細胞內線粒體蛋白質原位構象和相互作用解析方面取得新進展。

　　蛋白質復合物是蛋白質執行生物學功能的主要形式。其動態組裝介導的高維度信號傳導貫穿于不同細胞器，并調控諸多生命過程。對細胞器中蛋白質原位構象和相互作用的時空動態變化精準解析對于理解生命過程、揭示疾病機制、篩選生物標志物以及尋找藥物靶標具有重要意義。

　　本工作中，團隊以二甲基二十八烷基溴化銨（DDAB）為靶向基團、以聚乳酸—乙醇酸（PLGA）為載體基質、以氫化蓖麻油（KEL）為保護劑，通過乳化溶劑蒸發法，制備了高包埋交聯劑雙琥珀酰亞胺辛二酸酯（DSS）的納米顆粒。在DDAB的靶向識別和PLGA/KEL的保護作用下，納米顆粒將DSS靶向遞送至HepG 2細胞線粒體中；DSS被釋放后對線粒體中的蛋白質復合物進行原位交聯；最后利用液質聯用鑒定交聯肽段，進而實現對線粒體中蛋白質復合物相互作用位點的精準解析。這一技術不僅實現了活細胞內空間分辨的蛋白質復合物的低擾動原位交聯，而且與已發表的先分離細胞器再交聯以及全細胞原位交聯方法相比，可以鑒定到更多的細胞器靶向的蛋白質復合物。利用該技術鑒定到的線粒體呼吸鏈蛋白質復合物信息，不僅與蛋白質晶體學結構或AlphaFold預測的結構高度匹配（94%），而且還提供了74對未報道的蛋白質—蛋白質相互作用信息，這些未報道的相互作用主要與氧化磷酸化的主要場所——線粒體嵴形成有關，這為深入研究線粒體的能量轉換提供了技術支撐。

　　相關研究以“Targeted cross-linker delivery for the in situ mapping of protein conformations and interactions in mitochondria”為題，于近日發表在《自然一通訊》（Nature Communications）上。該工作的第一作者是1810組博士研究生陳玉宛。中國科學院過程工程研究所夏宇飛研究員和馬光輝院士在交聯劑載體在細胞內的傳遞過程表征方面提供了重要技術支持。該工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院青促會等項目的資助。（文/圖 陳玉宛、楊開廣）

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-39485-3