分享一篇angew上的文章Decoding Protein Dynamics in Cells Using Chemical Cross-Linking and Hierarchical Analysis，本文通讯作者是来自中科院大连化物所的张丽华研究员与赵群研究员、中国科学院精密测量科学与技术创新研究院的龚洲研究员。
蛋白的结构与动态控制了其相互作用与功能，但目前仍有相当多蛋白并没有实验手段测定的结构。目前计算的方法如AlphaFold2能预测蛋白的结构，但因其依赖于已知结构数据库PDB，其预测出的结构只能反映单一静态的结构，缺乏动态信息，并且对于缺乏实验数据的柔性区域预测准度较差。活细胞内的化学交联质谱能提供活体蛋白中残基的距离信息，辅助蛋白结构与其动态变化的预测。本文中作者利用化学交联质谱与分子动力学模拟探究了内在无序蛋白的整体结构。
作者考虑蛋白质的活性，在交联剂长度的基础上加6埃，也即交联氨基酸的Cα-Cα距离应在29埃以内。实验测得有交联，但结构数据上的Cα-Cα距离超过29埃的即表明蛋白质存在结构的动态变化，使这两个残基的距离与已知结构不同。作者利用此前细胞内交联质谱数据集的搜库结果与AlphaFold2预测结构中交联位点的Cα-Cα距离相对比，分析得到AlphaFold2中预测有特定结构的区域与交联数据符合较好，但无特定结构的区域则与交联数据符合度较低。AlphaFold2给出很好折叠的蛋白与交联数据符合度接近100%，而L23a中则在无序结构中发现了较多超过29埃的交联位点，说明这些区域可能在体内行使功能时结构发生变化，而这些与结构不符的交联位点则反映了不同的功能状态或者组装过程。
作者接着发展了解析蛋白动态结构的方法。对于通过柔性区域连接多个结构域的蛋白而言，作者将结构域视为刚性整体，通过结构域间的交联信息提供的约束条件来重新构建动态结构。而对于内在无序蛋白而言，一种策略是直接利用交联质谱提供的距离约束进行结构修正，得到满足所有约束的结构；另一种策略为利用分子动力学模拟产生蛋白构象的库，进而根据距离约束筛选出部分满足条件的构象。
总之，本篇文章利用化学交联质谱与分子动力学模拟解析蛋白质动态变化。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202301345文章引用：DOI: 10.1002/anie.202301345
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