💡这项突破是什么?
近日，北京生命科学研究所/清华大学生物医学交叉研究院董梦秋实验室与中国科学院计算技术研究所合作，在《Molecular Systems Biology》期刊上发表了题为“Benchmarking cross-linking mass spectrometry for mapping protein-protein interactions”的研究论文。该研究首次对交联质谱技术绘制蛋白互作组图谱的能力进行了系统性评估，澄清了该领域长期存在的几个误区，并为交联质谱实验提供了明确的指导建议。
蛋白质是生命活动的主要执行者，其功能往往通过与其他蛋白质相互作用来实现。因此，绘制蛋白质相互作用图谱对于理解生命过程和疾病机制至关重要。交联质谱技术通过化学交联剂将空间上邻近的蛋白质“锁定”在一起，再通过质谱分析鉴定交联位点，从而揭示蛋白质间的相互作用。近年来，该技术发展迅速，但不同交联剂和实验流程的优劣尚无定论，限制了其广泛应用。
为了系统评估交联质谱绘制蛋白互作组图谱的能力，研究人员选取了三种常用的交联剂：DSS（二琥珀酰亚胺辛二酸酯）、DSSO（二琥珀酰亚胺磺基辛二酸酯）和DSA（二琥珀酰亚胺己二酸酯）。他们以大肠杆菌裂解液为样本，比较了这三种交联剂在鉴定交联肽段数量、鉴定灵敏度、假阳性率以及绘制蛋白互作网络等方面的表现。
研究结果表明：1）DSS交联剂在鉴定交联肽段数量、鉴定灵敏度以及绘制蛋白互作网络方面均表现最优；2）DSSO交联剂虽然引入了可裂解化学键，但其鉴定灵敏度并未超越DSS，这与2022年的判断；3）碎片离子覆盖率在蛋白互作组图谱绘制中尤为关键，只要交联肽段的碎片离子覆盖率达到85%或以上，无论使用哪种交联剂，交联肽段对的鉴定灵敏度都不会因搜索空间的急剧膨胀而受损。
此前，董梦秋实验室的曹勇博士还澄清了交联质谱领域的另一个争论：DSS、DSSO以及其他基于 N-羟基琥珀酰亚胺酯（NHS ester）的交联剂除了靶向赖氨酸（K）与蛋白质N端，是否还与丝氨酸、苏氨酸与酪氨酸（STY）侧链的羟基反应。通过将不可能与NHS ester反应的甘氨酸、缬氨酸与亮氨酸（GVL）设置为可交联位点来估算错误位点鉴定，他发现鉴定结果中STY交联与GVL交联的可靠性相近。进一步分析表明，绝大部分STY交联实际上是定位有误的K-K交联，其余则多为容易导致假阳性匹配的短肽段交联。因此，在现有交联搜索引擎条件下，不宜将STY设为可交联位点。该发现2023年发表在《Journal of Proteome Research》期刊上。
综合上述研究，作者澄清了交联质谱领域长期存在的几个误区，并为交联质谱实验提出三点明确建议：1）对于复杂度不超过细菌裂解液的蛋白质样本，优先推荐使用DSS交联剂；2）对于极高复杂度的哺乳动物蛋白组互作分析，目前的交联剂尚难以胜任，但采用DSSO交联结合预分级技术可获得相对更优的鉴定结果；3）在搜索数据时，不建议将STY设为NHS ester交联剂的可交联位点。
NIBS董梦秋实验室曹勇博士、中科院计算所毛鹏志和陈镇霖博士、NIBS化学中心吴青翠为上述《Molecular Systems Biology》论文的共同第一作者。董梦秋研究员、齐湘兵研究员及计算所贺思敏研究员为通讯作者。NIBS杨金才博士、赵悦博士、阿达莱提·买买提明博士以及计算所迟浩研究员对本文做出了重要贡献。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金以及北京市自然科学基金等项目的资助。
论文链接
https://doi.org/10.1038/s44320-026-00222-9
