二氮杂环光交联产物的固有MS（质谱）可切割性使得能够进行残基级别的结构分析

《Nature Communications》：Inherent MS-cleavability of diazirine photo-cross-links enables residue-level structural analysis

摘要

交联质谱（XL-MS）是一种用于探究蛋白质结构及蛋白质间相互作用的强大工具。虽然化学交联剂能够针对特定残基进行交联，但光交联剂虽然具有更强的反应性，却受到对其作用机制理解不足以及缺乏可靠分析框架的制约。在本研究中，我们发现基于二氮杂环丙烷（diazirine）的光交联产物本身可以被质谱仪器切割，从而产生包含主链和侧链的碎片，但这些碎片反而给光谱解析带来了困难。通过利用侧链碎片特征（side-chain fragmentation fingerprints, sFFP），我们开发了一种机器学习模型，并进一步构建了基于规则的过滤算法。将该算法与现有的搜索平台结合使用后，我们的工作流程显著提高了离子检测覆盖率，并降低了错误识别位点的概率。此外，我们还开发了一种双功能二氮杂环丙烷交联剂，实现了按需进行交联。这种试剂能够捕获人类HSP90β蛋白的瞬态四聚体结构，并揭示了该蛋白在热应激条件下的结构变化，而这些变化通过化学交联方法是无法获得的。综上所述，这项工作为XL-MS技术建立了一个变革性的框架，将光激活的时间分辨率与残基水平结构分析的可靠性相结合。