超越结构：蛋白质与溶液动力学塑造配体结合热力学|北京沫之东生物技术有限公司

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变温电喷雾电离天然质谱（vT-ESI nMS）为探究蛋白质与溶液动力学随温度变化如何影响多配体蛋白质复合物中各个配体结合反应提供了一种手段。在此，以可结合多达7个核苷酸的GroEL单环突变体（SR1）作为模型体系，这是因为该体系对溶液条件较为敏感。天然质谱能够分辨不同的配体结合种群，而vT-ESI则将这些测量扩展至3–43 ℃的温度范围，从而能够确定每个结合反应的结合亲和力，以及相应的吉布斯自由能、焓、熵、热容变化（ΔCp）和焓–熵补偿（EEC）。随温度变化的范特霍夫曲率变化产生了不同的ΔCp曲线，表明调控配体结合的动力学发生了变化，这可能反映了蛋白质构象微观状态和质子化微观状态的贡献。平均电荷态随温度发生的变化与溶剂可及表面积的变化相一致，表明蛋白质构象也发生了相应改变。在约23 ℃以下，结合过程主要由焓驱动；随着温度升高，熵贡献逐渐增加，而第七个ADP结合反应则表现出独特的EEC特征。在H₂O和D₂O中对第七个ADP结合反应进行比较显示，范特霍夫曲率、ΔCp和EEC均存在显著差异，证明水合环境的变化能够改变热力学响应。总体而言，这些测量结果表明，蛋白质和溶液动力学随温度发生的变化会改变各个配体结合状态的分布及其热力学性质，并展示了vT-ESI nMS在复杂多配体体系中解析这些影响的实用价值。

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变温电喷雾电离原生质谱（vT-ESI nMS）提供了一种方法，可用于确定蛋白质和溶液动力学的温度依赖性变化如何影响多配体蛋白质复合物中各个配体结合反应。本文以 GroEL 单环突变体（SR1）为模型体系；该突变体最多可结合 7 个核苷酸，并且对溶液条件十分敏感。原生质谱能够分辨各个配体结合群体，而 vT-ESI 则将这些测量扩展至 3–43 °C 的温度范围，从而能够确定每个结合反应的结合亲和力及其相应的吉布斯自由能、焓、熵、热容变化（ΔCp）和焓-熵补偿（EEC）。van ’t Hoff 曲率的温度依赖性变化产生了不同的 ΔCp 分布，表明调控配体结合的动力学发生了变化，这可能反映了蛋白质构象微观状态和质子化微观状态的贡献。平均电荷态随温度发生的位移与溶剂可及表面积的变化相一致，表明蛋白质构象也发生了相应变化。在约 23 °C 以下，结合过程主要由焓驱动；随着温度升高，熵的贡献不断增加，而第七个 ADP 结合反应则表现出独特的 EEC 分布。在 H₂O 和 D₂O 中对第七个 ADP 结合反应进行比较显示，van ’t Hoff 曲率、ΔCp 和 EEC 存在显著差异，证明水合环境的变化会改变热力学响应。总体而言，这些测量结果表明，蛋白质和溶液动力学的温度依赖性变化会改变各个配体结合态的分布及其热力学性质，并展示了 vT-ESI nMS 在复杂多配体体系中解析这些影响的实用价值。

利益冲突声明

已声明的资助信息

美国国立卫生研究院（National Institutes of Health）， https://ror.org/01cwqze88，RM1GM149374，RM1GM145416，R01GM134063-01

Welch 基金会（Welch Foundation）， https://ror.org/00np6vq88，A-2162，A-2106

版权

本预印本的。

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发布于 2026 年 9 月 30 日。

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