生物通報道：質譜技術已經成為了蛋白質組學研究的主力。這種技術方法能精確的檢測多肽，從而幫助研究人員識別并測序多肽分子，分析它們的特征，了解它們如何進行化學修飾的。

    但大多數蛋白質并不是單獨行動的，一些關鍵的生物學過程，如DNA 復制、轉錄、翻譯、細胞分裂和能量生成都依賴于大型蛋白復合物的行為，這些蛋白復合物常常涉及幾十個亞基，十分復雜，傳統的質譜方法難以進行研究。為此研究人員不斷改進質譜技術，希望能通過技術改進來解決這個問題：

    前篇：質譜研究蛋白質相互作用（一）

    繪制蛋白-蛋白相互作用界面圖譜生物通

    研究員：麻省大學阿默斯特學院化學教授Igor Kaltashov

    研究項目：探討候選蛋白療法中蛋白與其分子靶標的相互作用

    解決方案：

    大多數研究蛋白復合物的實驗都需要將這些蛋白復合物完整的放到質譜儀中進行分析，Kaltashov則采用了一種不同的方法，也就是稱為氫氘交換 (hydrogen-deuterium exchange，HDX)的技術。

    所謂氫氘交換質譜方法，其原理就是將蛋白浸入重水溶液中，蛋白的氫原子將于重水的氘原子發(fā)生交換，而且蛋白質表面與重水密切接觸的氫比位于蛋白質內部的或參與氫鍵形成的氫的交換速率快，進而通過質譜檢測確定蛋白質不同序列片段的氫氘交換速率，從而得出蛋白質空間結構信息。

    除樣品制備外，氫氘交換質譜法的主要過程包括：交換反應、終止反應、將蛋白快速酶切為多肽、液相分離、質譜檢測、數據解析。氫氘交換質譜技術在蛋白質結構及其動態(tài)變化研究、蛋白質相互作用位點發(fā)現、蛋白表位及活性位點鑒定方面有著廣泛的應用。

    Kaltashov 解釋道HDX還可以用于分析任何可能改變不同蛋白區(qū)域與其溶劑之間的可及性，比如蛋白質折疊和聚集，還有蛋白質-蛋白質相互作用?！耙坏﹥煞N蛋白質彼此綁定，溶劑就無法接觸到其相互作用的界面，并將這反映到氫氘交換動力學上來，”他說，這種改變比較于單個蛋白十分明顯。

    在2009 年的一篇綜述中，Kaltashov介紹了轉鐵蛋白（一種鐵轉運蛋白）與其受體的這種過程，經過交換反應后，蛋白會被打碎成多肽，然后逐段分析。他說，一些多肽顯示并未出現氫氘交換，這表明這些多肽由于被埋在蛋白核心當中，因此不會曝露在溶劑中。其它的多肽盡管有受體綁定，但是出現了與溶劑相同速度的氫交換，因此它們并不是蛋白-受體界面的組成部分。

    還有第三種多肽，在存在和缺少受體的情況下，表現出明顯的差異，這些多肽就是蛋白-蛋白相互作用的位點(Anal Chem, 81:7892-99, 2009)。

    “實際上你可以定位出這些位點，了解相互作用結合的強度信息，以及界面區(qū)域的結構特點，”Kaltashov 說。

    需要注意二硫鍵：

    如果你希望嘗試bottom-up的HDX實驗，那么就要小心二硫鍵，Kaltashov 說。胃蛋白酶能有效的在HDX實驗中將蛋白消化成組成多肽，但如果出現多個二硫鍵時就會造成麻煩。

    2014年，Kaltashov 的實驗室對這一問題發(fā)表了兩種解決方案。第一次采用一種叫做電子捕獲裂解 (electron capture dissociation ，ECD) 的片段化技術（Anal Chem, 86:5225-31, 2014）；另外一種澤斯跳過胃蛋白酶消化這一部，這也就是top-down 分析方法 (Anal Chem, 86:7293-98, 2014)。