近日,北京大学化学与分子工程学院唐淳教授课题组在国际期刊《Nature Communications》发表题目为 "Inherent MS-Cleavability of Diazirine Photo-Cross-Links Enables Residue-Level Structural Analysis" 的研究论文(DOI: 10.1038/s41467-026-73272-0)。该论文报道了一种新型的光交联质谱(XL-MS)分析技术,能实现了对蛋白质结构和蛋白质互作的高精度、多构象解析,为理解生命过程中的分子机制提供了有力的工具。

蛋白质是生命活动的主要执行者,其结构与功能的动态变化是生命科学的核心问题之一。经典的化学交联质谱技术能够提供蛋白质相互作用的结构信息,但在时间尺度和氨基酸覆盖范围上存在明显局限。唐淳课题组长期深耕蛋白质动态结构解析技术,此项研究突破了原有技术在分析指认上的瓶颈。
光交联相比于化学交联,其反应速度快、时空分辨率高、可原位诱发。先前,团队通过基础研究,揭示了烷基二氮丙啶型光交联剂的反应动力学机理,并验证了光条件与其反应特异性的联系,构建了光交联技术长期缺失的“底层架构”,相关论文发表在《Nature Communications》上(DOI: 10.1038/s41467-024-50315-y)。



研究团队将这一技术应用于热休克蛋白HSP90β的研究。HSP90是细胞中重要的分子伴侣,参与多种疾病的发生发展,但其在应激条件下的寡聚化机制一直难以解析。利用新型光交联技术,课题组首次捕捉到了HSP90β在热应激条件下形成的四聚体组装结构,并揭示了其在热休克响应过程中的构象转变细节。这些结构信息为理解HSP90在细胞应激反应中的复杂功能提供了分子基础。

与传统的交联技术相比,唐淳课题组开发的新技术新方法具有多重优势:首先,光激活特性最小可达毫秒级的时间分辨率,能捕捉传统方法无法观测的瞬时相互作用;其次,新型交联剂BDG表现出优异的生物相容性,在细胞实验中展现出远低于传统交联剂的细胞毒性;再者,分析流程的标准化和自动化使得该技术易于推广,可与现有的质谱平台无缝整合。
唐淳教授课题组长期致力于发展新型生物物理化学技术,已在蛋白质交联领域取得了一系列重要成果(Nat. Commun. (2026); Nat. Commun. (2025); Nat. Commun. (2024); Cell Res. (2023), Nat. Commun. (2022), Structure (2020))。课题组借力国家蛋白质科学基础(北京)设施北京大学基地、国家蛋白质科学中心·北京(凤凰中心)、北京大学医学院天然药物及仿生药物国家重点实验室等平台,形成了从方法创新到生物学应用的完整研究链条。此次研究成果得到了国家自然科学基金(项目编号224B2401,负责人为本文作者江意达;项目编号92353304,负责人唐淳)和国家重点研发计划(项目编号2023YFF1204400,负责人唐淳)的支持,体现了我国在前沿交叉学科领域的创新能力。