蛋白-多肽相互作用(Protein-Peptide Interaction,
PPI)是生命活动中基础的分子识别过程之一,约占全部蛋白质间相互作用的40%。它在信号传导、免疫应答、基因调控以及细胞凋亡等关键生理过程中扮演着核心角色。
为了精准解析这种微观作用,科学家们通常结合实验测定与计算模拟两大手段:
1. 实验测定技术
结构解析:利用X射线晶体学、核磁共振(NMR)和冷冻电镜(cryo-EM)等技术,在原子水平上解析蛋白-多肽复合物的三维空间结构,明确结合界面的氨基酸组成和空间构象。
结合动力学分析:通过表面等离子体共振(SPR)和生物膜干涉技术(BLI),实时、无标记地监测多肽与蛋白的结合强度(亲和力)以及结合/解离的速率。
大规模高通量筛选:借助酵母双杂交(Y2H)及其衍生技术(如MP3-seq),可以在细胞内大规模并行地测量和筛选成千上万种蛋白与多肽之间的相互作用。
2. 计算模拟与预测
分子动力学模拟(MD):在原子水平上模拟蛋白与多肽结合的全过程,从能量和结构动态变化的角度,解释两者亲和力差异的深层原因。
AI与深度学习预测:近年来,以AlphaFold(如AlphaFold-Multimer、AlphaFold3)、RoseTTAFold为代表的AI模型,能够以极高的精度预测蛋白-多肽复合物的空间构象。同时,结合图神经网络(如GraphPep)等新型算法,可以高效地对复合物的结合质量进行打分和评估。
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