源自天然单体性质的包涵体结构与稳定性差异化形成

蛋白质聚集在生物技术和疾病中具有广泛的重要性，然而，细胞聚集体的结构异质性一直使高分辨率结构分析受到干扰。大肠杆菌中形成的包涵体（IBs）是一个具有吸引力且可控的体系，可用于在细胞环境中解析蛋白质聚集的复杂性。在此，我们对由多种蛋白质形成的包涵体进行了多模态分析，整合了残基分辨率的淬灭酰胺氢-氘交换（qHDX）、蛋白水解、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、刚果红结合以及化学变性。这些蛋白质涵盖稳定的β和α球状折叠、部分结构化的蛋白片段，以及本征无序的低复杂度结构域（LCDs）。 研究观察到显著的构象多样性：由良好折叠蛋白形成的包涵体具有高度结构化特征，并包含大量局部类天然构象特征；而较难获得稳定天然构象的蛋白质则形成更为异质且动态的聚集体，其结构越来越多地受内在序列特征所塑造。值得注意的是，TDP-43 LCD包涵体的qHDX保护特征与来源于离体病理性原纤维冷冻电镜结构的核心区域高度一致；然而，在冷冻电镜结构中看似完全形成氢键的外围区域却几乎不表现出保护作用。结果表明，单个蛋白质包涵体包含了类天然、无序和类淀粉样构象的不同混合物，这一发现有助于预测和调控细胞聚集体的结构与稳定性。

蛋白质聚集在生物技术和疾病研究中具有广泛重要性，然而，细胞聚集体的结构异质性一直阻碍着高分辨率结构分析。大肠杆菌中形成的包涵体（IBs）是一种具有吸引力且可控的体系，可用于在细胞环境中解析蛋白质聚集的复杂性。在此，研究将多模态分析方法应用于由多类蛋白形成的IBs，这些蛋白包括具有稳定β和α球状折叠的蛋白、部分具有结构的蛋白片段，以及本征无序的低复杂度结构域（LCDs）。所采用的方法整合了残基分辨率的淬灭酰胺氢-氘交换（qHDX）、蛋白水解、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、刚果红结合和化学变性分析。

研究观察到显著的构象多样性：由良好折叠蛋白形成的IBs具有广泛的结构化特征，并包含大量局部天然样特征；而较难获得稳定天然构象的蛋白则形成更为异质且动态的聚集体，其结构越来越多地受到内在序列特征的塑造。值得注意的是，TDP-43 LCD包涵体的qHDX保护模式与来源于体外分离病理性原纤维冷冻电镜结构的核心区域高度一致；然而，在冷冻电镜结构中似乎完全形成氢键的外围区域却几乎不表现出保护作用。结果表明，单个蛋白质包涵体包含天然样、无序样和淀粉样构象的不同组合，这为预测和调控细胞聚集体的结构与稳定性提供了依据。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.01.729379v1?rss=1

🏷️ 蛋白质聚集 包涵体 蛋白质结构异质性 氢氘交换 淀粉样构象