近日，中國科學院大連化學物理研究所蛋白質(zhì)折疊化學生物學創(chuàng)新特區(qū)研究組研究員劉宇團隊和大連醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院教授高占明團隊合作，基于多色相變蛋白質(zhì)熒光探針，發(fā)展了雙光熱遷移分析法，實現(xiàn)了對兩種不同蛋白質(zhì)共聚集過程的實時監(jiān)控與分析，定量解析了多重致病蛋白質(zhì)共沉積的作用機制。

　　蛋白質(zhì)在人體內(nèi)的相變過程會誘發(fā)多種退行性疾病，如阿爾茲海默癥、漸凍人癥和淀粉樣變心肌病等。臨床病理檢測發(fā)現(xiàn)，此類疾病患者的病灶處通常存在多種致病蛋白的沉積。例如，淀粉樣變心肌病患者的心臟組織中同時存在轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白（transthyretin，TTR）、載脂蛋白和血清淀粉樣蛋白A等多種蛋白質(zhì)共沉積的現(xiàn)象。通過發(fā)展化學生物學工具同時觀測多種蛋白質(zhì)共聚集過程，可幫助在多致病因子導致的蛋白質(zhì)構(gòu)型疾病中找出致病蛋白質(zhì)。

　　研究人員基于前期相變蛋白質(zhì)熒光探針的研究基礎(chǔ)（Anal. Chem. 2021；Angew. Chem. Int. Ed. 2021；Angew. Chem. Int. Ed. 2021），進一步開發(fā)出具有不同發(fā)射光譜的熒光探針，用于實時追蹤蛋白質(zhì)的聚集過程。研究發(fā)現(xiàn)，擴大探針光譜覆蓋范圍，可避免熒光信號之間的相互干擾，將現(xiàn)有商用單色熒光熱遷移分析法拓展為雙色雙通道。該方法可同時追蹤兩種不同蛋白質(zhì)的聚集過程，并定量研究它們在共聚集過程中的熱力學穩(wěn)定性的變化。利用該方法，研究人員量化了雜合模型蛋白系統(tǒng)中蛋白聚集臨界溫度的變化，揭示了野生型TTR的熱力學穩(wěn)定性受突變型蛋白顯著影響。研究人員利用該方法，證明了小分子藥物對不同蛋白質(zhì)聚集過程具有選擇性抑制作用。此外，研究人員還研究了這種方法在活細胞中如何檢測目標蛋白質(zhì)的共沉積過程中，并解析其相互作用機制。該研究利用新型化學生物學研究工具，實現(xiàn)了對蛋白質(zhì)共沉淀過程中多種蛋白質(zhì)相互作用的研究與分析，為復雜的疾病機理研究提供了可行方法。

　　相關(guān)研究成果以Quantitative Interrogation of Protein Co-aggregation using Multi-color Fluorogenic Protein Aggregation Sensors為題，發(fā)表在《化學科學》（Chemical Science）上。大連化物所蛋白質(zhì)折疊化學生物學創(chuàng)新特區(qū)研究組2018級博士研究生白玉龍為論文第一作者。研究工作獲得國家自然科學基金、輝瑞公司ASPIRE award for transthyretin amyloidosis basic research、遼寧省興遼人才計劃、大連市科創(chuàng)基金、博士后面上基金等的資助。

　　論文鏈接 

　　通過拓展相變蛋白質(zhì)探針覆蓋范圍發(fā)展的雙色熒光熱遷移分析法，能夠同時追蹤兩種蛋白質(zhì)的聚集行為，并定量研究共聚集過程中熱力學穩(wěn)定性的變化