图示DNA支架将两个蛋白质紧密结合在一起，而它们的键是用声力光谱来表征的。图片来源:Vladimir Kunetki

　　我们依靠暂时的蛋白质-蛋白质键来进行基本的过程，包括酶反应、抗体结合和对药物的反应。精确描述这些相互作用的能力对于评估潜在治疗的疗效至关重要。然而，用于此目的的现有方法在其能力方面受到限制，无论是在个体交互级别上产生详细的见解，还是在检查大量的这些交互方面。

　　在最近发表在《生物物理杂志》上的一项研究中，科学家们公布了一种改进的技术，可以在模拟我们体内的条件下评估蛋白质-蛋白质键的耐久性和稳健性。该方法使用声波将结合的蛋白质拉开，并使用DNA链将两个蛋白质保持在一起，以便在连接破裂后它们可以重新结合。这项创新技术允许对相同的蛋白质键进行多达100次的重新测试，从而提供有关键强度如何随着分子老化而变化的宝贵信息。

　　法国国家科学研究中心(CNRS)的生物物理学家、资深作者Laurent Limozin说:“我们想提出一种方法，这种方法足够模块化，可以应用于不同类型的键，具有合理的通量，并达到目前只能通过非常精细的技术(如光学或磁性镊子)获得的高分子精度，而非专业人士通常难以掌握。”

　　为了做到这一点，Limozin的团队与来自马赛和巴黎的同事合作，结合了两种现有的技术:声力光谱，可以同时测试许多分子对，DNA支架，可以重复测试相同的键。

　　在声力光谱中，结合的蛋白质对在充满液体的腔室中进行测试。这些蛋白质受到DNA支架的限制，这样一条DNA链将第一种蛋白质附着在腔室的底部，而另一条DNA链将第二种蛋白质附着在一个小硅珠上。当研究人员用声波轰击这个腔室时，声波的力量会把硅珠和它附着的蛋白质从腔室底部拉出来。如果拉力足够大，这种拉力会破坏两种蛋白质之间的连接。然而，在这种新方法中，第三条DNA链在蛋白质断裂后起到牵引作用，使蛋白质紧密相连。

　　Limozin说:“我们方法的创新之处在于，除了每一边都有两条链外，中间还有一条链，连接两条链，在断裂时将蛋白质保持在一起。”“如果没有皮带，脱离将是不可逆的，但这可以让你重复测量几乎尽可能多的次数。

　　作为概念的证明，研究小组使用该技术表征了两种生物医学感兴趣的单分子相互作用-蛋白质与免疫抑制药物雷帕霉素之间的结合，以及单域抗体与HIV-1抗原之间的结合。

　　研究人员用显微镜观察了这些结合和破裂的循环。能够多次测试相同的蛋白质-蛋白质键对于探索分子相同对之间的差异非常重要。它还允许研究人员检查这些相互作用如何随着分子老化而变化，这对于确定药物或抗体的半衰期可能很重要。

　　Limozin说:“有了这个工具，我们就有了一种更深入的方法，可以通过实验来探索分子异质性和分子衰老的想法。”“我们和其他人怀疑，描述这些特性将对设计未来需要在涉及机械力的情况下工作的治疗方法非常有用。”

　　参考文献:“结合DNA支架和声力光谱来表征单个蛋白质键”，作者:王勇建，Claire Valotteau, Adrien Aimard, Lorenzo Villanueva, Dorota Kostrz, Maryne Follenfant, Terence Strick, Patrick Chames, Felix Rico, Charlie Gosse和Laurent Limozin, 2023年6月7日，生物物理杂志。DOI: 10.1016 / j.bpj.2023.05.004