显示在声力光谱分析过程中将两种蛋白质紧密结合在一起的 DNA 支架的插图

插图显示 DNA 支架将两种蛋白质紧密结合在一起，同时使用声力光谱对它们的键进行表征。图片来源：弗拉基米尔·库内特基

我们依靠临时的蛋白质-蛋白质键来进行重要的过程，包括酶反应、抗体结合和药物反应。精确表征这些相互作用的能力对于评估潜在治疗的功效至关重要。然而，用于此目的的现有方法在其能力方面受到限制，无论是在个体交互水平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《生物物理学杂志》上的一项研究中，科学家们推出了一种改进的技术，用于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束缚将两种蛋白质保持在一起，以便它们在连接破裂后可以重新结合。这项创新允许对相同的蛋白质键进行最多 100 次重新测试，提供有关键强度如何随着分子老化而变化的宝贵信息。

“我们想要提出一种足够模块化的方法，以适用于不同类型的键，具有合理的通量，并且达到高分子精度，目前只有非常精细的技术才能实现，例如光学或磁镊子，这些技术通常是对于非专业人士来说很难掌握，”国家科学研究中心 (CNRS)的生物物理学家、资深作者 Laurent Limozin 说道。

为此，Limozin 的团队与来自马赛和巴黎的同事合作，结合了两种现有技术：声力谱(允许同时测试许多分子对)和 DNA 支架(允许重复测试相同的键)。

在声力谱分析过程中，成对的键合蛋白质在充满液体的室内进行测试。这些蛋白质受到 DNA 支架的限制，一条 DNA 链将第一种蛋白质附着在腔室底部，而另一条 DNA 链将第二种蛋白质附着在一个小硅珠上。当研究人员用声波冲击腔室时，声波的力将硅珠及其附着的蛋白质拉离腔室底部。如果力足够强，这种拉力作用就会破坏两种蛋白质之间的键。然而，在这种新方法中，DNA 的第三条链充当了束缚，使蛋白质在键断裂后保持紧密结合在一起。

Limozin 说：“我们方法的独创性在于，除了两侧的这两条链之外，中间还有一条皮带，可以连接两条链，并在断裂时将蛋白质保持在一起。” “如果没有这条皮带，分离将是不可逆转的，但这使您可以根据需要重复测量多次。

作为概念验证，研究小组利用该技术表征了两种具有生物医学意义的单分子相互作用——蛋白质与雷帕霉素(一种免疫抑制药物)之间的键，以及单域抗体与 HIV-1 抗原之间的键。

研究人员使用显微镜观察了这些粘合和断裂的循环。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。