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2026年5月,北京大学化学与分子工程学院唐淳教授课题组在国际顶级期刊 《Nature Communications》 上发表了一项突破性研究成果:双吖丙啶(Diazirine)光交联产物在质谱分析中展现出固有的可裂解性,无需额外设计可裂解连接臂即可直接定位交联位点。这一发现将极大简化光交联蛋白质组学的数据分析流程,对药物靶标发现领域产生深远影响。

一、研究背景:光交联位点鉴定的"最后一公里"难题
光亲和标记(Photoaffinity Labeling, PAL)结合质谱技术是药物靶点发现和蛋白质相互作用研究的强有力工具。传统的PAL-MS工作流程如下:
其中,交联位点分析一直是流程中最耗时、最复杂的瓶颈环节。原因在于:
交联肽段的质谱谱图复杂度远高于普通线性肽段
需要专门的交联肽段搜索引擎(如pLink、StavroX等)
假阳性率高,需要人工逐一验证
一个探针的实验可能需要数天甚至数周的数据分析时间
为解决这一痛点,研究人员通常采用可裂解连接臂策略——在探针中设计能在质谱中特异性断裂的化学键(如二硫键、酸敏键等),使得交联肽段在MS/MS中产生特征性碎片。但这意味着每设计一个探针都要额外增加一个可裂解模块,增加了合成难度和探针体积。
二、核心发现:双吖丙啶交联产物的"天然可裂解"特性
唐淳课题组的核心发现是:双吖丙啶光交联产物本身无需额外设计可裂解连接臂,在质谱碎裂时就能产生特征性的碎片离子模式。
实验方法
课题组系统合成了一系列含双吖丙啶基团的模型光交联探针,在体外与多种模型蛋白(包括BSA、溶菌酶、碳酸酐酶等)进行光交联反应,然后进行LC-MS/MS分析。
关键发现
特征性碎片离子:双吖丙啶交联产物在CID(碰撞诱导解离)和HCD(高能碰撞解离)碎裂模式下,均产生可重复识别的特征碎片离子簇。
碎裂机理:双吖丙啶交联位点附近的化学键在质谱碰撞能下优先断裂,产生的碎片离子m/z偏移模式具有高度特征性。
通用性:该特性在不同蛋白、不同交联位点(Lys、Ser、Tyr等)以及不同双吖丙啶衍生探针上均被证实存在。
信噪比:特征碎片信号强度显著,即使在复杂的蛋白质组背景中也能被清晰识别。
三、技术意义:从"天"到"小时"的效率革命
这一发现带来的直接受益:
| 对比维度 | 传统方法 | 唐淳课题组新方法 |
|---|---|---|
| 探针合成复杂度 | 需额外引入可裂解模块 | 无需,双吖丙啶天然自带 |
| 数据分析时间 | 数天至数周 | 数小时 |
| 软件依赖度 | 需专用交联搜索引擎 | 标准蛋白质组学软件即可 |
| 假阳性率 | 较高 | 显著降低 |
| 探针体积 | 较大(加可裂解臂) | 更小,对母核干扰更少 |
可以说,这项技术让光交联蛋白质组学从"奢侈品"变成了更多课题组能够常规使用的"日用品"。
四、与纳孚生物的技术关联
纳孚生物一直是双吖丙啶光交联探针的积极实践者。我们已为多家高校和研究所成功交付了多种双吖丙啶修饰探针:
双吖丙啶修饰沃替西汀
双吖丙啶修饰青蒿素B
夫西地酸-双吖丙啶探针
茉莉酸-双吖丙啶探针
唐淳课题组的这一发现,进一步验证了双吖丙啶作为光交联基团的优越性——它不仅在化学层面(纳秒级半衰期、3 Å标记半径、365 nm低损伤激发)是最佳选择,在质谱分析层面也展现出意外之喜。
五、展望
可以预见,唐淳课题组的这一发现将推动以下趋势:
双吖丙啶探针需求持续增长:更多的靶点发现项目将优先选择双吖丙啶基团
数据分析软件更新:主流蛋白质组学软件将整合双吖丙啶特征碎片识别模块
可裂解连接臂策略简化:部分场景下可以省略可裂解臂设计,简化探针合成
产学研转化加速:基于该发现的自动化光交联防分析流程有望开发为商业软件或服务
凯康镁科技将继续关注光交联领域的前沿进展,为国内科研团队提供高质量的探针合成服务。
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