[发明专利]一种化学交联剂及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种氨基酸骨架结构、同时具有同位素标记及富集功能的化学交联剂及其制备方法和应用。氨基酸骨架具有不同的碳链长度，包括两种天然氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸；三种非天然氨基酸：2‑氨基‑1,6‑己二酸、2‑氨基‑1,7‑庚二酸、2‑氨基‑1,8‑辛二酸。氨基酸骨架引入同位素标记，包括氘、碳13或氮15的一种或两种以上。交联剂修饰化学富集基团，包括炔基、叠氮或生物素中的一种。本发明化学交联剂为实现细胞内原位蛋白复合体的规模化分析、细胞内亚细胞器蛋白质复合物规模化分析、细胞内原位目标蛋白质复合物分析、蛋白质的空间结构解析、蛋白质‑蛋白质相互作用解析以及蛋白质时空动态变化分析提供重要的技术支撑。

技术领域

本发明涉及一种氨基酸骨架结构、同时具有同位素标记及富集功能的化学交联剂及其制备方法和应用。本发明交联剂采用不同碳链长度的氨基酸为骨架结构，具体包括两种天然氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸；三种非天然氨基酸：2- 氨基-1,6-己二酸、2-氨基-1,7-庚二酸、2-氨基-1,8-辛二酸。氨基酸骨架引入同位素标记，包括氘、碳13或氮15的一种或两种以上。交联剂修饰化学富集基团，包括炔基、叠氮或生物素的一种。该发明属于有机合成技术领域。

背景技术

近年来，化学交联剂结合质谱技术兴起，成为一种研究蛋白质复合物结构以及蛋白质-蛋白质相互作用的有力工具。该方法相比酵母双杂交、免疫共沉淀、蛋白质结晶X射线衍射等传统方法(Trends Biotechnol,2016,34,825-834.；Journal of CellularBiochemistry,2016,117,2109-2117.)具有分析迅速、灵敏度高、通量高、可处理细胞裂解液、完整细胞及组织蛋白样品等优点，因而成为持续增长的新的研究热点(MassSpectrometry Reviews,2010,29,862-876；Analytical Chemistry,2016,88,7930-7937；Journal of Proteome Research,2017,1,722.)。

化学交联剂的设计与合成，为化学交联剂结合质谱技术提供重要的技术支撑。一般而言，化学交联剂包含两个反应活性基团以及合理的间隔臂长。目前反应活性基团最常采用的是琥珀酰亚胺酯结构，可以特异性地与蛋白质或多肽赖氨酸末端或N端氨基反应，反应条件温和、高效。交联反应后的蛋白质再经过酶解即可得到交联肽。由于交联肽在常规肽(未交联的多肽)中占有率小，丰度低，为实现交联肽的高通量分析，人们在交联剂的设计过程中引入富集基团。目前较为常见的富集基团包括炔基、叠氮以及生物素基团(Journal ofProteome Research,2009,8,3702-3711；Journal of the American Chemical Society,2003,9,241625；MolecularCellular Proteomics,2014,13,3533.)。其中炔基可以与含有叠氮的磁球发生点击化学反应，实现交联肽高效富集；同理，叠氮可以与含有炔基的磁球发生点击化学反应，实现交联肽高效富集；生物素单元可以采用含有链霉亲和素的磁球，实现交联肽高效富集。