近日,中國科學院大連化學物理研究所王方軍研究員團隊利用基于大連相干光源自主搭建的極紫外激光解離質(zhì)譜儀器系統(tǒng),探究了?;d體蛋白(ACP)在活化過程中,以及其與C4至C18不同鏈長脂肪酰基相互作用的分子機制,揭示了?;滈L依賴的ACP構(gòu)象動力學機制,為ACP結(jié)構(gòu)理性進化和脂肪酸生物合成鏈長調(diào)控提供了理論指導。
ACP在脂肪酸生物合成中起著核心作用,負責攜帶、保護并轉(zhuǎn)運不斷延長的脂肪?;?。解析ACP適配和穩(wěn)定不同鏈長?;孜锏臉?gòu)象動力學過程對于闡明脂肪酸鏈的穩(wěn)定、延伸及釋放分子機制至關(guān)重要。然而,ACP及其酰基化中間體具有高度的結(jié)構(gòu)動態(tài)性和化學不穩(wěn)定性(尤其是硫酯鍵易水解),現(xiàn)有實驗表征技術(shù)難以對其進行高選擇性、高靈敏度表征。

本工作中,研究團隊采用非變性質(zhì)譜(nMS)實現(xiàn)對不穩(wěn)定酰基化ACP中間體在離子阱中的高選擇性富集,并進一步采用193-nm極紫外光解離(UVPD)技術(shù),實現(xiàn)對其構(gòu)象動力學特征的高靈敏度表征。研究發(fā)現(xiàn),酰基鏈首先插入ACP的疏水性亞口袋I中,直到鏈長超過10個碳原子(大于C10)后,過長的疏水碳鏈會發(fā)生彎曲并進入亞口袋II。結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn),Phe50和Ile62兩個關(guān)鍵氨基酸位點在調(diào)節(jié)ACP疏水口袋尺寸方面起著關(guān)鍵性作用,而Loop I及Thr64-Gln66區(qū)域?qū)τ诜€(wěn)定長?;湥–12-C18)至關(guān)重要。該工作不僅為理解ACP對?;滈L度的調(diào)控機制提供了分子層面的新見解,也為通過理性設(shè)計改造ACP結(jié)構(gòu)以提高目標脂肪酸如中鏈脂肪酸(C8-C12)的生物合成效率提供了理論指導。
近年來,王方軍團隊致力于極紫外激光解離質(zhì)譜新儀器、新方法的自主研發(fā)及其在生物大分子結(jié)構(gòu)功能研究中的前沿應(yīng)用,尤其在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)動力學、蛋白質(zhì)相互作用、藥物作用機制、蛋白質(zhì)-納米材料界面表征等領(lǐng)域取得了系列進展(J. Am. Chem. Soc.,2025;J. Am. Chem. Soc.,2024;Chem. Sci.,2024;Nat Protoc.,2023;J. Am. Chem. Soc.,2023;J. Am. Chem. Soc.,2023)。
相關(guān)研究成果以“Ultraviolet Photodissociation Mass Spectrometry Captures the Acyl Chain Length-Dependent Conformation Dynamics of Acyl Carrier Protein”為題,于近日發(fā)表在《美國化學會志》(Journal of the American Chemical Society)上。該工作的共同第一作者是中國科學院大連化學物理研究所聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生謝沅芝和劉哲益副研究員。該工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中國科學院大連化學物理研究所創(chuàng)新基金等項目的資助。 (文/圖 轉(zhuǎn)自中國科學院大連化學物理研究所所主頁)