大连化物所发布质谱实验手册 表征蛋白质—纳米材料界面相互作用

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日前，大连化物所生物技术研究部生物分子结构表征新方法研究组王方军研究员团队在《自然—实验手册》(Nature Protocols)上发布表征蛋白质—纳米材料界面相互作用精细结构的赖氨酸反应性分析—质谱(LRP-MS)实验手册，介绍LRP-MS应用于蛋白质—微/纳米材料的界面相互作用分子机制解析方面的研究进展。

随着微纳技术的发展，微/纳米材料在生命科学、医药健康、生物催化等领域广泛应用。在医疗方面，纳米技术在疾病的诊断、治疗、检测等方面应用日益增加，目前已经发展出添加到医疗器械中的游离态纳米材料，利用纳米材料特性增加生物学活性或者预防感染的固化纳米材料以及利用纳米技术设计制备成纳米结构的医疗器械等。

纳米材料的特殊结构可突破传统的吸收途径和吸收方式，因此其在理化性质、药理学、毒理学、代谢动力学等方面可能表现出新的特性。同时，纳米材料功能各异、性状多样且种类繁多，不同的纳米材料与生命体系相互作用，会产生生物学效应及健康效应。因此纳米材料的安全性一直受到重视。而研究蛋白质与材料之间的界面相互作用分子机制对于生物医用材料的安全性评价、纳米药物的毒性评估和理性设计、生物—无机功能杂合体的改性和催化活性提升等具有重要意义。

赖氨酸残基通常定位于亲水性蛋白质表面，其侧链伯氨基的化学标记反应性取决于其溶剂可及性和微环境非共价相互作用。当蛋白质表面与微/纳米材料结合时，结合界面上赖氨酸的溶剂可及性和反应性都随之降低。因此，王方军等人提出了赖氨酸的反应性变化是探测蛋白质—微/纳米材料复合体中蛋白质定位方向、相互作用序列区域、关键结合位点、材料结合引起蛋白质结构变化的有效指标。

研究团队发展了在蛋白质—微/纳米材料复合体活性和变性条件下的两步同位素二甲基化标记的标准化策略，结合质谱定量分析实现蛋白质上赖氨酸反应性的全面分析，最后，通过材料结合前后赖氨酸标记反应性的显著性差异确定蛋白质—材料的界面序列区域和关键位点。

据了解，该团队长期从事生物大分子结构质谱仪器和创新方法研究，所发展的LRP-MS策略近年来已成功应用于蛋白质—蛋白质、蛋白质—小分子、蛋白质—微/纳米材料的界面相互作用分子机制解析，取得了系列研究进展。

编辑点评：应用纳米材料的医疗器械目前已经应用于临床中，我国也高度重视纳米医疗器械的监管。当前，国际学术界关于纳米材料的安全性评价研究处于快速发展中，但仍有许多问题尚未解决。我国研究团队在表征蛋白质—纳米材料界面相互作用精细结构方面取得进展，将推动纳米材料的安全性评价研究，为纳米材料在医疗领域更广泛的应用提供技术支持。

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