近日，精密測量院李從剛研究團(tuán)隊，以高靈敏的¹⁹F化學(xué)標(biāo)記方法，結(jié)合電穿孔遞送技術(shù)，實現(xiàn)了人源細(xì)胞內(nèi)6-40 kD的結(jié)構(gòu)蛋白觀測，其檢測濃度低至1.0 μM，接近了部分蛋白質(zhì)的生理濃度。相關(guān)研究成果發(fā)表于《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed.）。

　　活細(xì)胞核磁共振波譜可以提供細(xì)胞內(nèi)生物大分子原子分辨水平的結(jié)構(gòu)信息，是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)研究的強(qiáng)有力工具。受制于核磁共振固有靈敏度低及細(xì)胞內(nèi)譜線增寬造成的低分辨率，目前的方法僅用于幾種豐度較高的小分子量蛋白質(zhì)，對人源細(xì)胞中低豐度的大分子量蛋白質(zhì)則難以觀測，嚴(yán)重阻礙其應(yīng)用。

　　本工作中發(fā)展的高靈敏探針wPSP-6F可以在溫和的條件下，高效地連接到蛋白質(zhì)半胱氨酸殘基上，形成的碳硫鍵在細(xì)胞內(nèi)非常穩(wěn)定。與常規(guī)的3-氟酪氨酸標(biāo)記相比，新探針的靈敏度提高10倍以上（wPSP-6F探針標(biāo)記的GB1在30 min左右即可觀測到信噪比較高的核磁信號，但是相同時間內(nèi)3-氟酪氨酸和¹⁵N標(biāo)記的GB1則無信號）。

wPSP-6F標(biāo)記可顯著提高信噪比并用于6-40 kD蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)觀測

　　除了較高的靈敏度，wPSP-6F探針同時具有較好的蛋白質(zhì)構(gòu)象分辨能力。以GB1突變體的二聚作用為例，¹⁹F信號可以在稀溶液或細(xì)胞內(nèi)很好地區(qū)分其單體和二聚構(gòu)象。實驗結(jié)果表明細(xì)胞擁擠復(fù)雜的環(huán)境會極大地促進(jìn)蛋白的二聚，其二聚解離常數(shù)減小30倍，其中細(xì)胞內(nèi)非特異弱相互作用非常關(guān)鍵。

wPSP-6F標(biāo)記能有效區(qū)分蛋白二聚構(gòu)象并用于評估細(xì)胞環(huán)境對其結(jié)構(gòu)影響

　　蛋白質(zhì)的功能往往受到復(fù)雜細(xì)胞環(huán)境的調(diào)控，并在不同類型的細(xì)胞中表現(xiàn)出差異。本工作所建立的高效19F標(biāo)記方法將拓展活細(xì)胞核磁共振的應(yīng)用場景和范圍，有望在人源細(xì)胞中近生理濃度下研究蛋白質(zhì)生物學(xué)功能和篩選相關(guān)藥物。

　　文章的第一作者是精密測量院副研究員柴兆斐和博士后吳瓊，通訊作者是研究員李從剛。

　　該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金和科技部重點研發(fā)計劃的資助。

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202300318