大连化物所提出基于交联剂载体靶向递送的活细胞内线粒体蛋白质原位构象和相互作用解析新技术

近日，大连化物所生物技术研究部生物分子高效分离与表征研究组（1810组）杨开广研究员和张丽华研究员在基于交联剂载体靶向递送的活细胞内线粒体蛋白质原位构象和相互作用解析方面取得新进展。

蛋白质复合物是蛋白质执行生物学功能的主要形式。其动态组装介导的高维度信号传导贯穿于不同细胞器，并调控诸多生命过程。对细胞器中蛋白质原位构象和相互作用的时空动态变化精准解析对于理解生命过程、揭示疾病机制、筛选生物标志物以及寻找药物靶标具有重要意义。

本工作中，团队以双十八烷基二甲基溴化铵（DDAB）为靶向基团、以聚乳酸—乙醇酸（PLGA）为载体基质、以聚甲醛35氢化蓖麻油（KEL）为保护剂，通过乳化溶剂蒸发法，制备了高包埋交联剂双琥珀酰亚胺辛二酸酯（DSS）的纳米颗粒。在DDAB的靶向识别和PLGA/KEL的保护作用下，纳米颗粒将DSS靶向递送至HepG 2细胞线粒体中；DSS被释放后对线粒体中的蛋白质复合物进行原位交联；最后利用液质联用鉴定交联肽段，进而实现对线粒体中蛋白质复合物相互作用位点的精准解析。这一技术不仅实现了活细胞内空间分辨的蛋白质复合物的低扰动原位交联，而且与已发表的先分离细胞器再交联以及全细胞原位交联方法相比，可以鉴定到更多的细胞器靶向的蛋白质复合物。利用该技术鉴定到的线粒体呼吸链蛋白质复合物信息，不仅与蛋白质晶体学结构或AlphaFold预测的结构高度匹配（94%），而且还提供了74对未报道的蛋白质—蛋白质相互作用信息，这些未报道的相互作用主要与氧化磷酸化的主要场所——线粒体嵴形成有关，这为深入研究线粒体的能量转换提供了技术支撑。

相关研究以“Targeted cross-linker delivery for the in situ mapping of protein conformations and interactions in mitochondria”为题，于近日发表在《自然一通讯》（Nature Communications）上。该工作的第一作者是大连化物所1810组博士研究生陈玉宛。中国科学院过程工程研究所夏宇飞研究员和马光辉院士在交联剂载体在细胞内的传递过程表征方面提供了重要技术支持。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院青促会等项目的资助。（文/图 陈玉宛、杨开广）

文章链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-023-39485-3