近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)田長(zhǎng)麟教授、中科院生物物理所王江云研究員及龔為民研究員合作發(fā)展了新型非天然氨基酸，并應(yīng)用這種19F同位素標(biāo)記的非天然氨基酸和固體核磁共振方法實(shí)現(xiàn)了蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸化的定性和定量檢測(cè)。
酪氨酸磷酸化在翻譯后修飾過程中至關(guān)重要，能夠調(diào)節(jié)真核細(xì)胞周期、轉(zhuǎn)錄激活和神經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等重要生命過程。酪氨酸磷酸水平化紊亂會(huì)引起許多人類疾病包括癌癥。同時(shí)，酪氨酸磷酸化能影響原核生物的生理狀態(tài)，特別是病原菌感染宿主等過程。本研究在細(xì)胞培養(yǎng)過程中加入含有19F的酪氨酸類似物(Tyr-F2)，并應(yīng)用非天然氨基酸機(jī)制實(shí)現(xiàn)了多個(gè)酪氨酸激酶及其底物的定點(diǎn)19F標(biāo)記。這些定點(diǎn)標(biāo)記的含19F非天然氨基酸在磷酸化和去磷酸化條件下表現(xiàn)出不同的核磁共振化學(xué)位移，而且核磁共振的強(qiáng)度變化能直接反應(yīng)蛋白質(zhì)中酪氨酸磷酸化水平。
應(yīng)用19F固體核磁共振方法，針對(duì)大腸桿菌中的酪氨酸激酶、癌癥形成中的關(guān)鍵酪氨酸激酶Src進(jìn)行了磷酸化水平分析。同時(shí)分析了Src與其與癌癥藥物dasatinib的相互作用，為以后設(shè)計(jì)更好的酪氨酸激酶抑制性藥物提供了重要參考。該項(xiàng)研究利用了中國(guó)科大理化實(shí)驗(yàn)中心的400MHz固體核磁共振譜儀和中科院強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心(穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)施)的600M固體核磁譜儀。
相關(guān)研究結(jié)果已經(jīng)于2月28日在德國(guó)《應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte Chemie)以A Genetically Encoded 19F NMR Probe for Tyrosine Phosphorylation為題在線發(fā)表，中國(guó)科大生命學(xué)院博士研究生石攀、李家松和生物物理所李發(fā)慧博士后是文章的共同第一作者。
磁共振方法在蛋白質(zhì)分子機(jī)制研究和結(jié)構(gòu)解析中有著特殊的優(yōu)勢(shì)。近日，應(yīng)用電子自旋共振方法，田長(zhǎng)麟教授協(xié)助清華大學(xué)的楊茂君課題組在解析線粒體II型NADH脫氫酶三維結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，分析了該膜蛋白氧化還原過程中的電子傳遞機(jī)制。相關(guān)文章發(fā)表在2012年11月的Nature上。應(yīng)用核磁共振方法，田長(zhǎng)麟教授和美國(guó)阿拉巴馬大學(xué)Michael Niederwas教授合作，解析了結(jié)核桿菌外膜蛋白mmpS4的三維結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步研究了該外膜蛋白的鐵離子外排和在結(jié)核桿菌發(fā)揮毒性作用中的分子機(jī)制。相關(guān)文章發(fā)表在2013年1月的PLOS Pathogens上。
