質量分析は、構造化されたタンパク質におけるホルムアルデヒド架橋の化学を明らかにします

質量分析と結合された全細胞架橋は、無傷の細胞でタンパク質間相互作用をプローブできる数少ないツールの1つです。この目的のための非常に魅力的な試薬は、すべての細胞コンパートメントに急速に浸透し、タンパク質構造を維持することが知られている小分子であるホルムアルデヒドです。これらの利点に照らして、質量分析によるホルムアルデヒド架橋の特定がこれまでのところ失敗したことは驚くべきことです。ここでは、ホルムアルデヒドの架橋が2つのホルムアルデヒド誘発アミノ酸修飾の二量体化積であることを明らかにする質量分析データを報告します。改訂されたメカニズムをカスタマイズされた検索アルゴリズムに統合することにより、ヒト細胞のin situホルムアルデヒド固定から何百もの架橋を識別します。興味深いことに、架橋の多くを既知の原子構造にマッピングすることはできず、したがって新しい構造的洞察を提供します。これらの発見は、構造研究のためのホルムアルデヒド架橋と質量分析の使用を促進します。

Whole-cell cross-linking coupled to mass spectrometry is one of the few tools that can probe protein-protein interactions in intact cells. A very attractive reagent for this purpose is formaldehyde, a small molecule which is known to rapidly penetrate into all cellular compartments and to preserve the protein structure. In light of these benefits, it is surprising that identification of formaldehyde cross-links by mass spectrometry has so far been unsuccessful. Here we report mass spectrometry data that reveal formaldehyde cross-links to be the dimerization product of two formaldehyde-induced amino acid modifications. By integrating the revised mechanism into a customized search algorithm, we identify hundreds of cross-links from in situ formaldehyde fixation of human cells. Interestingly, many of the cross-links could not be mapped onto known atomic structures, and thus provide new structural insights. These findings enhance the use of formaldehyde cross-linking and mass spectrometry for structural studies.