基于整合结构质谱技术的尘螨过敏特异性蛋白复合物IgE-Der p2的相互作用研究
结题报告
批准号:
21904142
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
殷志斌
学科分类:
B0403.谱学方法与理论
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
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中文摘要
过敏性疾病在全球呈迅速发展趋势,其中尘螨是我国最主要的过敏源之一。然而,尘螨过敏原Der p2是如何特异性识别IgE抗体,从而诱发过敏的机制尚不清楚。因此,在分子水平研究IgE-Der p2复合物的相互作用是阐明尘螨过敏及推动生物医药发展的关键。前期实验结果显示,结构质谱技术如氢氘交换质谱(HDX-MS)、非变性自上而下质谱(Native top-down MS)等可提供蛋白复合物相互作用区域、构象变化等结构信息,但针对抗原-抗体复合物体系的整合结构质谱技术仍有待进一步开发。本项目拟整合Native top-down MS、HDX-MS和交联质谱等技术,以IgE-Der p2复合物为研究对象,旨在阐明“二者结合区域”和“导致复合物亲和力差异的根本原因”的关键科学问题,探究IgE-Der p2复合物结构与功能之间的关系。本项目的顺利开展有助于阐明尘螨过敏的致敏机制,推动免疫治疗发展。
英文摘要
Allergic diseases have been developing rapidly in the world, and dust mite allergy is one of the most important allergic diseases in China. However, the mechanism that how Der p2 specifically recognize IgE antibody so that inducing allergic symptoms remains unclear. Thus, the key to elucidating the sensitization mechanism of dust mite allergy and promoting the development of biomedicine is probing interactions of IgE-Der p2 complex at the molecular level. Preliminary experimental results show that structural mass spectrometry techniques, such as hydrogen-deuterium exchange mass spectrometry (HDX-MS) and native top-down MS can provide structural information on binding region and conformational changes of protein complexes, whereas it remains to be developed to combine multiple structural mass spectrometry techniques for antigen-antibody complex systems. In this proposal, we will take Der p2 allergen and specific IgE antibody as examples, and develop the integrated structural mass spectrometry, such as native top-down mass spectrometry, HDX-MS, and cross-linking mass spectrometry, aiming at answering two key scientific questions, e.g., where is the binding regions between IgE antibody and Der p2 allergen? And what is the root cause to induce different affinities of IgE-Der p2 complexes? This project will give insight into the relationship between structure and function of IgE-Der p2 complex. Moreover, it will contribute to clarifying the sensitization mechanism of dust mite and promoting the development of immunotherapy.
蛋白多形成复合物而发挥其功能,因此对于蛋白质复合物的深入认识,有助于揭示生命现象本质,为疾病诊断和新药发现提供新的理论指导。近年来,过敏性疾病在全球呈迅速发展趋势,其中尘螨是我国最主要的过敏源之一。然而,尘螨过敏原Der p2是如何特异性识别IgE抗体,从而诱发过敏的机制尚不清楚。为此,本项目通过开发多种结构质谱新方法,如非变性质谱(Native MS)、氢氘交换质谱(HDX-MS)和离子淌度-质谱联用(IM-MS)等,系统地对抗原、抗体蛋白及其它复杂蛋白复合物的气相结构和互作机制进行了研究。研究内容和主要结论包括:1)开发了一种高气压nanoESI离子源,可显著提高Native MS中包含IgG抗体在内32种蛋白复合物的气相电荷价态,且不破坏复合物的非共价相互作用,提升了基于电荷检测质谱仪器的传输效率、碎片化效率和检测效率,为进一步开发Native top-down质谱分析提供了基础;2)系统探究了不同气压、电荷态对蛋白及其复合物气相结构的影响,揭示了具有高蛋白表面电荷密度、较高比例的带电碱性氨基酸,其碰撞截面(CCS)受表面电荷库伦排斥力影响较大,并探讨了影响高气压诱导蛋白电荷态增加的可能原因;3)针对IgG抗体开发了一种多电荷态CIU方法,仅单次实验便可获得Native IM-MS谱图中所有电荷态的CIU数据,可快速鉴别四种具有不同二硫键数目和连接方式的IgG抗体亚型,有助于对结构相似但功能未知的生物治疗候选创新药物进行快速鉴别和评价;4)针对IgE-Der p2抗原-抗体复合物建立了整合结构质谱技术,系统地优化了抗原-抗体复合物的Native MS和HDX-MS实验条件。结果表明,Der p2的加入会使得IgE重链中残基数为51-57和94-106和轻链中残基数为47-71处发生明显的氘代数下降,初步揭示Der p2抗原在IgE抗体上的可能结合区域,为深入探讨尘螨过敏的致敏机制提供理论和科学依据。在本项目的资助下,共发表学术论文8篇。其中,以第一标注在Analytical Chemistry和Talanta等分析化学领域期刊发表3篇,授权国家发明专利3项,成功入选2022年“广州市青年科技人才托举工程”人才计划和“广东省博士博士后100位创新人物”。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1374
发表时间:2021
期刊:生物技术通报
影响因子:--
作者:殷志斌;黄文洁;伍欣宙;晏石娟
通讯作者:晏石娟
DOI:10.1016/j.talanta.2020.121901
发表时间:2020-11
期刊:Talanta
影响因子:6.1
作者:Xinzhou Wu;Yue Zhang;Run Qin;Ping Li;Y. Wen;Zhibin Yin;Zhi-xiang Zhang;Hanhong Xu
通讯作者:Xinzhou Wu;Yue Zhang;Run Qin;Ping Li;Y. Wen;Zhibin Yin;Zhi-xiang Zhang;Hanhong Xu
Plasmonic polydopamine-modified TiO2 nanotube substrates for surface-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry imaging
用于表面辅助激光解吸/电离质谱成像的等离子体聚多巴胺修饰的 TiO2 纳米管基底
DOI:10.1007/s12274-022-4924-z
发表时间:2022-08-26
期刊:NANO RESEARCH
影响因子:9.9
作者:Chen,Dong;Du,Mingyi;Yin,Zhibin
通讯作者:Yin,Zhibin
High-Pressure Electrospray Ionization Yields Supercharged Protein Complexes from Native Solutions While Preserving Noncovalent Interactions
高压电喷雾电离从天然溶液中产生增压蛋白质复合物,同时保留非共价相互作用
DOI:10.1021/acs.analchem.0c01965
发表时间:2020
期刊:Analytical Chemistry
影响因子:7.4
作者:Zhibin Yin;Jing Huang;Hui Miao;Ou Hu;Huilin Li
通讯作者:Huilin Li
Stereoselective toxicity mechanism of neonicotinoid dinotefuran in honeybees: New perspective from a spatial metabolomics study
新烟碱类呋虫胺对蜜蜂的立体选择性毒性机制:空间代谢组学研究的新视角
DOI:10.1016/j.scitotenv.2021.151116
发表时间:2022
期刊:Science of the Total Environment
影响因子:9.8
作者:Zhang Yue;Chen Dong;Xu Yizhu;Ma Lianlian;Du Mingyi;Li Ping;Yin Zhibin;Xu Hanhong;Wu Xinzhou
通讯作者:Wu Xinzhou
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