温度控制的泛素/三磷酸腺苷相互作用电喷雾质谱研究

Protein-Small Molecule Interaction Electrospray Ionization Mass Spectrometry (PSMI-ESI-MS) Study of the Ubiquitin/Adenosine Triphoshate Couple over Temperature Variation

高等学校化学学报, CJCU, doi:10.7503/cjcu20240382

    蛋白质与小分子的相互作用是普遍存在的，它对细胞的许多生命活动具有重要影响^[1-3]。近年来，围绕蛋白质和小分子在不同环境下的相互作用已经开展了越来越多的工作，在触觉和温度传感的诺贝尔奖也激发了更深层次的相关研究。

    本文通过基于温度控制的蛋白质小分子相互作用电喷雾质谱（Protein-Small Molecule Interaction Electrospray Ionization Mass Spectrometry, PSMI-ESI-MS）技术探究了模式蛋白质泛素（Ubi）与重要的生物活性小分子三磷酸腺苷（ATP）体系。室温条件下泛素和ATP以1 μM : 50 μM浓度比混合溶液的电喷雾质谱图和自然状态下泛素的电荷特征一致，主要形成了+5、+6、+7的电荷态下的三类峰。ATP主要和+5、+6的泛素形成1:1和1:2的复合物，而+7的泛素-ATP复合物实验中相对较少，说明低电荷态时的泛素对ATP有更强的亲合力。通过不同浓度比的泛素-ATP质谱行为分析，发现浓度维度上的结合状态没有显著差异，而在不同温度的泛素及泛素-ATP复合物的电荷分布情况有明显差异。计算得到的结合亲和力随着温度的增加而增加，说明去折叠后的泛素和ATP的相互作用增强。进一步的热力学分析了不同浓度的ATP对泛素折叠和去折叠的吉布斯自由能的变化，发现ATP的存在增加了泛素去折叠所需的能量，因此增强了泛素的稳定性。本研究根据泛素和ATP在温度维度下的电喷雾质谱分析得到了化学计量比、结合亲和力、吉布斯自由能等多维度的信息，为蛋白质分析，尤其是和小分子的相互作用研究提供了参考。