J. Am. Chem. Soc. | SAMDI 质谱技术分析蛋白相互作用结构域

大家好，本周我给大家分享的是一篇JACS上的文章，“An Assay Based on SAMDI Mass Spectrometry for Profiling Protein Interaction Domains”，本文的通讯作者是美国西北大学的Prof. Milan Mrksich，其研究的工作都集中在开发可以描述细胞中发生的化学反应的工具，如质谱等，并揭示了它们在控制细胞中复杂功能的机制。

我们都知道，衔接蛋白（Adaptor protein）是一类能够与具有翻译后修饰的肽段特异性结合的蛋白，这些蛋白往往本身缺乏酶的活性，而是通过特异性地蛋白-蛋白相互作用形成蛋白复合体从而发挥催化功能。衔接蛋白在基因表达的表观遗传学的过程中发挥着重要的作用。它们能与各种修饰的组蛋白结合，从而在核染色质的形成和调节中发挥着重要的作用。

染色质域（chromodomain）是一类能够特异性地结合组蛋白上的甲基化赖氨酸残基的衔接蛋白，是最近研究得比较多的药物靶点，分为HP1蛋白和Pc蛋白。到目前为止，我们缺乏一种有效的方法对于不同的染色质域与不同程度的甲基化赖氨酸位点的相互作用进行鉴定。因此，本文发展了一种以PI-SAMDI技术为基础，对五种不同的染色质域与不同甲基化位点组蛋白3（Histone3）的相互作用进行了研究。

具体的做法是：在一块金的基质上，链接上一层单层膜的结构，其主要的是有三（乙二醇）基团组成，这样的结构能够防止非特异性的蛋白吸附在基质表面。之后，通过马来酰亚胺的基团与末端为半胱氨酸的肽段，连接上两段特异性的肽段，其中一条肽段，是组氨酸3的尾巴的甲基化赖氨酸序列，能够特异性地和染色质域结合。另外一条是与带有乙酰基化的肽段GMK(Ac)FGC，能够非常特异地与KDAC8脱乙酰酶蛋白结合。然后再将染色质域与KDAC8脱乙酰酶融合起来，通过这样的方式，能够提高甲基化赖氨酸序列与染色质域结合的速率超过20倍。之后再通过MALDI-TOF 的方式，实现对甲基化赖氨酸序列与染色质域的蛋白质组学分析，并通过去乙酰化的效率实现对产物的定量。

通过分析它们的实验结果，HP1蛋白确实与H3K9Me3的结合效率更强，而Pc蛋白确实和H3K27Me3，这与前人研究所得到的结论相似。之后作者还运用了这个体系研究了在组蛋白3上的肽段不同为止的其他修饰（如之前已经报道的磷酸化修饰、乙酰化修饰、瓜氨酸化修饰和甲基化修饰等）是否会影响染色质域与该肽段的结合。以Cbx5蛋白为例，与单纯的H3K9Me3相比，T11、S10和T6的磷酸化修饰和R8的甲基化和瓜氨酸修饰都会影响染色质域与甲基化的赖氨酸结合。

这一方法从高通量水平上，可以实现快速的大通量的鉴定不同的染色质域与不同甲基化位点组蛋白3的相互作用进行了研究。该PI-SAMDI的方法可以实现对不同蛋白与配体的相互作用进行探索，并且对这些相互作用的亲和力的大小进行排序。

原文链接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.7b03805

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