蛋白质相互作用的高通量原位质谱分析研究

Mass spectrometry (MS) could directly characterize protein-ligand interactions by reporting the diversity of molecular mass and drift time of ion.mobility of binding targets before and after binding with antitumor drugs. However, due to the cellular complexity and the variability, there are no available MS tools at present for cellular protein-based interaction analysis under in-situ cellular circumstances. Herein, we proposed a novel in-situ MS technique, which can directly explore the in -cellinteractions between proteins and antitumor drugs without any additional cell lysis or purification processes. Under high throughput mode, this strategy also might provide a rapid and effective platform for drug screening.

本项目拟搭建超快速连续微电泳平台，在电喷雾的同时实现几赫兹至几千赫兹连续微电泳，并将研究该微电泳行为在缓解电喷雾基质效应中起的重要作用。拟将该平台用于完整细胞的质谱检测，用于直接表征细胞内目的蛋白与金属离子、抗癌药物以及其它下游蛋白的结合状态。在此基础上，重点考察蛋白质与靶向药物的结合情况，运用质谱直接检测蛋白与药物的结合方式，通过对质谱图及离子迁移谱图进行分析，根据分子量及构型的变化，推断出药物对于目的蛋白的功能调控作用。通过往表达体系中加入多种靶向药物的方法，可进行高通量、实时、高灵敏的蛋白结合状态表征，实现细胞内的高通量抗癌药物筛选。本项目可以阐明细胞环境因子对蛋白质功能的重要性以及必要性，还有望证明一些目前用体外实验外推细胞内功能的做法无法验证的一些科学问题。本项目亦可为抗癌药物作用位点的原位细胞筛选提供平台，因此本研究同时具有重要的理论研究价值和可观的实践应用价值。

本项目计划建超快速连续微电泳平台，在电喷雾的同时实现频率为5赫兹到5k赫兹的连续微电泳，并将研究该微电泳行为在缓解电喷雾基质效应中起的重要作用。按照研究计划，我们发展了微电泳平台，并将该平台用于完整细胞的质谱检测，用于直接表征细胞内目的蛋白与金属离子、抗癌药物以及其它下游蛋白的结合状态。我们重点考察了蛋白质与配体分子的结合情况，运用质谱直接检测蛋白与药物的结合方。.在基本完成原定研究目标后，我们从研究手段和研究对象上继续对研究内容进行深挖，大大扩展了本项目研究的深度和广度。主要的拓展内容包括：1)从分析方法方面，我们对分析方法的进一步深入探索，我们还搭建了多个可用于原位质谱快检的平台，2)从研究对象方面，不局限于蛋白质的相互作用分析，我们将对象扩展到细胞环境内的蛋白以及代谢物分析。.按照项目申请书本和计划书，本项目在研究内容、研究经费等多方面执行较为顺利。本项目共计发表了包括1篇Cell，1篇Chem. Sci.和4篇Anal. Chem.在内的共18篇SCI论文（均为通讯或共同通讯作者）;已经培养6名博士和5名硕士研究生，并出站1名博士后，在读博士2名和在读硕士2名。在原位质谱分析及其相关应用领域取得重大研究突破。