携异戊烯链小分子与蛋白质相互作用研究

携异戊烯链小分子广泛存在于生物体中，生物学功能丰富。但目前对携异戊烯链小分子与生物大分子作用的规律和结构基础尚缺少有效的研究方法和系统认识。本项目拟合成兼有光反应活性官能团和异戊烯链的探针分子，以全基因组序列已知的酿酒酵母为模式材料，在光照条件下共孵育酵母总蛋白和探针分子，使靶蛋白被共价修饰，样品经富集后用蛋白酶水解，得到多肽混合物，应用电喷雾串联质谱法（ESI-MS/MS）结合数据库搜索鉴定靶蛋白，进行生物信息学分析，整合得到携异戊烯链小分子相互作用蛋白质组，并对3-7个靶蛋白进行生物有机化学研究。本项目将建立新型探针分子的合成方法，首次发现一系列被探针分子标记的蛋白质，初步揭示异戊烯链与蛋白质作用的规律和结构基础。项目成果将为研究分子间相互作用及生物大分子别构调节现象和酶的催化多功能性等学科前沿问题提供新思路和新方法，为化学生物学和代谢工程研究提供新信息和新材料。

携异戊烯链小分子广泛存在于生物体中，具有丰富的生物学功能。但目前对携异戊烯链小分子与生物大分子作用的共性规律和结构基础尚缺少有效的研究方法和系统认识。本项目拟合成兼有光反应活性官能团和异戊烯链的探针分子，以全基因组序列已知的酿酒酵母(S. cerevisiae)为模式材料，在光照条件下共孵育酵母总蛋白和探针分子，使靶蛋白被共价修饰，样品经富集后用蛋白酶水解，得到多肽混合物，应用生物质谱技术结合数据库搜索鉴定靶蛋白，进行生物信息学分析，整合得到携异戊烯链小分子相互作用蛋白质组，并对3-7个靶蛋白进行生物有机化学研究。.项目执行期间，设计并合成了两类携异戊烯链和光反应性功能团的探针分子，即光活性化学探针分子3个和基于石英晶体微天平原理研究戊烯链与蛋白质相互作用的含巯基化学探针分子4个；利用光活性化学探针标记酿酒酵母蛋白质组，经亲和素印迹技术检测表明多种蛋白被探针分子修饰，采用质谱技术鉴定出94个被标记的蛋白，形成了与携异戊烯链探针分子相互作用蛋白质组；利用含巯基化学探针和石英晶体微天平技术研究了来源于酿酒酵母的蛋白I型triosephosphate isomerase (TPI)、3-phosphoglyceric phosphokinase (3-PGK)、glutathione reductase (GR)、phosphoglucose isomerase (PGI)和本实验室重组表达的Labdenediol diphosphate synthase (LPPS，赖百当烯二醇焦磷酸酯合酶)等五种酶与戊烯链的相互作用，实验发现这些酶与探针分子具有一定的相互作用，检测到较大频率变化，进一步验证了靶蛋白与携异戊烯链小分子存在相互作用。.上述工作完成了项目研究计划中的全部内容，获得了预期研究结果。通过本项目的研究，初步揭示了异戊烯链与蛋白质存在广泛相互作用，为进一步研究生物大分子别构调节现象和酶的催化多功能性等学科前沿问题提供新思路和新方法，为后基因组时代化学生物学和代谢工程研究提供新材料和新信息。