精密测量院利用高灵敏F-19探针实现人源细胞内的蛋白质结构及相互作用观测

       近日，精密测量院李从刚研究团队，以高灵敏的¹⁹F化学标记方法，结合电穿孔递送技术，实现了人源细胞内6-40 kD的结构蛋白观测，其检测浓度低至1.0 μM，接近了部分蛋白质的生理浓度。相关研究成果发表于《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）。

　　活细胞核磁共振波谱可以提供细胞内生物大分子原子分辨水平的结构信息，是细胞内蛋白质研究的强有力工具。受制于核磁共振固有灵敏度低及细胞内谱线增宽造成的低分辨率，目前的方法仅用于几种丰度较高的小分子量蛋白质，对人源细胞中低丰度的大分子量蛋白质则难以观测，严重阻碍其应用。

　　本工作中发展的高灵敏探针wPSP-6F可以在温和的条件下，高效地连接到蛋白质半胱氨酸残基上，形成的碳硫键在细胞内非常稳定。与常规的3-氟酪氨酸标记相比，新探针的灵敏度提高10倍以上（wPSP-6F探针标记的GB1在30 min左右即可观测到信噪比较高的核磁信号，但是相同时间内3-氟酪氨酸和¹⁵N标记的GB1则无信号）。

wPSP-6F标记可显著提高信噪比并用于6-40 kD蛋白质在细胞内观测

　　除了较高的灵敏度，wPSP-6F探针同时具有较好的蛋白质构象分辨能力。以GB1突变体的二聚作用为例，¹⁹F信号可以在稀溶液或细胞内很好地区分其单体和二聚构象。实验结果表明细胞拥挤复杂的环境会极大地促进蛋白的二聚，其二聚解离常数减小30倍，其中细胞内非特异弱相互作用非常关键。

wPSP-6F标记能有效区分蛋白二聚构象并用于评估细胞环境对其结构影响

　　蛋白质的功能往往受到复杂细胞环境的调控，并在不同类型的细胞中表现出差异。本工作所建立的高效¹⁹F标记方法将拓展活细胞核磁共振的应用场景和范围，有望在人源细胞中近生理浓度下研究蛋白质生物学功能和筛选相关药物。

　　文章的第一作者是精密测量院副研究员柴兆斐和博士后吴琼，通讯作者是研究员李从刚。

　　该研究工作得到了国家自然科学基金和科技部重点研发计划的资助。

　　论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202300318