細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的核磁共振研究(Protein In-cell NMR)，即利用核磁共振波譜方法獲取活細(xì)胞內(nèi)原子分辨的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)學(xué)以及相互作用信息，是近年來(lái)核磁共振波譜的前沿研究領(lǐng)域。然而，細(xì)胞內(nèi)環(huán)境極其復(fù)雜，生物大分子濃度高達(dá)100-400 g/L。在細(xì)胞內(nèi)這種更為接近生理?xiàng)l件的環(huán)境下研究蛋白質(zhì)，通常用于稀溶液中蛋白質(zhì)研究的核磁共振技術(shù)往往束手無(wú)策，迫切需要發(fā)展新的核磁共振技術(shù)與方法。

　　中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所李從剛研究員帶領(lǐng)原位生物大分子波譜分析組一直致力于發(fā)展新的核磁共振技術(shù)與方法用于細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的研究，尤其在19F核磁共振(NMR)波譜方面已取得了一定進(jìn)展。近日，該課題組利用19F NMR方法直接在完整的非洲爪蟾卵母細(xì)胞內(nèi)觀測(cè)鈣離子誘導(dǎo)鈣調(diào)蛋白的構(gòu)象轉(zhuǎn)變，研究成果以VIP(Very Important Paper)形式發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》雜志上(Angew. Chem. Int. Ed. 2015, DOI: 10.1002/anie.201500261)。研究發(fā)現(xiàn)，在完整的非洲爪蟾卵母細(xì)胞內(nèi)鈣調(diào)蛋白隨鈣離子濃度的變化而發(fā)生構(gòu)象轉(zhuǎn)變;在較低的鈣離子濃度下，細(xì)胞內(nèi)鈣調(diào)蛋白也能激活肌球蛋白輕鏈激酶(Myosin Light Chain Kinase，MLCK，結(jié)合鈣調(diào)蛋白鈣離子結(jié)合態(tài)而被激活)，在細(xì)胞內(nèi)驗(yàn)證了前人提出的鈣調(diào)蛋白介導(dǎo)的不同信號(hào)通路的激活受鈣調(diào)蛋白與下游信號(hào)蛋白結(jié)合強(qiáng)度的調(diào)控。該研究還首次將19F贗接觸位移(Pseudocontact Shifts，PCS)技術(shù)應(yīng)用于獲取細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息，結(jié)果表明，19F PCS技術(shù)可以提供細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的長(zhǎng)程結(jié)構(gòu)約束信息。

　　19F NMR方法在此對(duì)鈣調(diào)蛋白的研究將為對(duì)活細(xì)胞內(nèi)其他信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的研究提供新的思路。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(21173258、21120102038、21221064)、科技部973計(jì)劃(2013CB910200)以及中組部青年千人計(jì)劃的資助。