[研究成果]2023AC 哑铃状钙调蛋白在电喷雾电离过程中的结构域间排斥作用：分子动力学模拟揭示新机
当前位置: 中文主页 >> 论文简介 >> [研究成果]2023AC 哑铃状钙调蛋白在电喷雾电离过程中的结构域间排斥作用：分子动力学模拟揭示新机标题： 《哑铃状钙调蛋白在电喷雾电离过程中的结构域间排斥作用：分子动力学模拟揭示新机制》
(Inter-Domain Repulsion of Dumbbell-Shaped Calmodulin during Electrospray Ionization Revealed by Molecular Dynamics Simulations)
摘要： 电喷雾电离（ESI）过程中蛋白质离子从纳米液滴气-液界面释放的微观机制长期存在争议，且多结构域蛋白的去溶剂化路径尚不明确。本研究以哑铃状钙调蛋白(CaM)为模型开展分子动力学模拟，系统揭示其脱水过程中的构象演化规律：结合钙离子的[Ca4CAM]平稳遵循经典的电荷残留模型（CRM），保持紧凑折叠态；而去钙apo-CAM在早期蒸发阶段因两端高电荷结构域间的静电排斥力剧增，引发纳米液滴“分裂”并伴随蛋白质展开。作者将这一新机制命名为“结构域排斥模型”（DRM）。该研究强调了在气相质谱分析中，多结构域蛋白的相互作用对维持天然构象的关键作用，为复杂生物大分子的气相结构解析提供了重要理论依据。
研究内容和结果： 本研究结合GPU加速的分子动力学模拟与大气压氢氘交换(HDX)实验，追踪了apo-CAM与[Ca4CAM]在ESI脱水过程中的原子级动态轨迹；证实去钙状态下N/C端高电荷结构域间的强静电排斥力驱动柔性螺旋连接肽逐步解旋延伸，进而引发纳米液滴分裂为两个独立子液滴（DRM机制），最终形成部分展开的气相构象；而结合4个Ca2+可有效中和两端净电荷、削弱排斥力，使蛋白平稳遵循CRM保持天然折叠态。通过引入不同价态/数量的金属离子调控排斥强度，进一步验证了“结构域间静电排斥力是决定多结构域蛋白去溶剂化路径与气相构象保留的核心内驱力”，为解释复杂多结构域体系的ESI机制及指导近生理态质谱分析开辟了新范式。
作者： Moujun Luan(栾谋君), Zhuanghao Hou(侯壮豪)*, Buchun Zhang, Likun Ma, Siming Yuan, Yangzhong Liu 和 Guangming Huang(黄光明)*（注：*表示通讯作者）
年份： 2023年
DOI链接： https://doi.org/10.1021/acs.analchem.2c05630
期刊： Analytical Chemistry（《分析化学》）