分享一篇发表在JACS上的文章，题目为The Structure of Cyclic Neuropeptide Somatostatin and Octapeptide Octreotide in the Presence of Copper Ions: Insights from Transition Metal Ion FRET and Native Ion Mobility-Mass Spectrometry。本文通讯作者共两位，一位是苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的Renato Zenobi教授，另一位推测为其课题组内博士后Ri Wu。Zenobi教授课题组的研究方向十分广泛，包括基于激光的分析技术、近场光学显微技术以及质谱技术。神经肽，作为一类神经递质，在神经细胞信号转导中发挥重要的作用。其中，生长抑素（Somatostatin，SST）通过特异性的结合SST受体（SSTR），进而调控神经内分泌与神经传递过程。近期研究表明，SST与金属离子、β淀粉样蛋白的相互作用将诱使其发生自组装，并初步证实分子中的二硫键区域参与Cu2+结合，但整体而言，对Cu2+结合产生的SST结构和功能变化认识较为有限。本文中，研究人员结合天然质谱（native MS）、离子淌度质谱（IM-MS）以及过渡金属离子FRET（tmFRET）技术，致力于在气相条件下深入解析Cu2+-SST复合物的结构信息。作者从结构简单的SST类似物OCT（Octreotide）出发，首先证实OCT具有与SST类似的铜离子结合行为。为进行tmFRET测量，通过NHS酯将cR6G（5-carboxyrhodamine 6G）染料引入OCT上的伯胺中（N-term和K5之一），得到F1、K5两种单标记的分子。Native MS结果表明，cR6G的引入不影响Cu2+-OCT之间的相互作用。基于CID的串级质谱结果表明，Cu2+-OCT之间存在两种可能的结合位点，一种位于已知的二硫键区域，另一种位于Phe3与D-Trp4之间，通过阳离子-π键相互作用。基于tmFRET技术，绘制F1、K5在结合Cu2+前后的荧光衰减曲线，可发现Cu2+结合带来了显著的荧光淬灭现象，并通过拟合得到两个不同的荧光寿命（lifetime）。作者进一步计算了FRET效率（EFRET）与供体-受体距离（RDA，Förster距离R0 = 26 Å）。两个单标记OCT分子中均有∼18 Å与∼40 Å两种不同的RDA。IM-MS的结果表明，Cu2+-F1、Cu2+-K5复合物的碰撞截面（collisional cross sections, CCS）分布在较窄的窗口内，进一步印证两不同RDA是由不同结合位点所致，而非同一位点的不同构象所致。基于同样的衍生化策略，作者获得了三种cR6G标记的SST分子，即A1、K4和K9。整体而言，Cu2+-SST复合物具有相同的作用位点，A1、K4在Cu2+结合时可观察到显著的荧光淬灭现象，而K9由于cR6G距离两结合位点均较远，故荧光淬灭效果大幅降低。当所选择的Cu2+-SST离子电荷从+2变为+3时，基于荧光衰减曲线仅拟合得到单一的RDA，对此，作者推测是由于高电荷下Cu2+与二硫键区域的相互作用被破坏所致。为验证上述实验结果，作者基于此前研究获得的OCT、SST在溶液相中的结构，建立了cR6G标记分子与Cu2+相互作用的结构模型，并计算CCS、RDA。比较结果表明，理论模型与实验结果之间具有较好的匹配程度。综上所述，本文联合使用native MS、IM-MS以及tmFRET技术，解析了Cu2+-SST复合物在气相下的结构特征。原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c13613文章引用：DOI：10.1021/jacs.2c13613
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