PIGEON-FEATHER方法实现单氨基酸分辨率氢交换质谱解析蛋白质构象自由能景观

《Nature Chemical Biology》：Site-resolved energetic information from HX–MS experiments

来自多机构的研究人员开发了名为PIGEON-FEATHER的新方法，可从传统氢交换-质谱（HX–MS）数据中精确计算单氨基酸分辨率的局部展开自由能（?Gop）。该方法通过贝叶斯蒙特卡洛采样解析同位素质量包络，成功揭示了大肠杆菌与人二氢叶酸还原酶的构象差异及抑制剂结合机制，并应用于lac阻遏蛋白的转录调控研究，为蛋白质功能研究提供了高分辨率能量景观工具。

　　

氢交换-质谱技术（HX–MS）长期以来被用于定性评估突变或配体结合等扰动对蛋白质构象集合的影响，但理论上其数据蕴含了解析单氨基酸级别局部展开自由能（ΔG_op）的关键信息。最新开发的PIGEON-FEATHER方法突破传统局限，通过贝叶斯蒙特卡洛采样策略，首次实现了从常规HX–MS数据集无歧义地重构所有同位素质量包络，并精准计算?G_op值。研究团队将该方法应用于大肠杆菌和人源二氢叶酸还原酶（ecDHFR/hDHFR），揭示二者演化出的独特构象集合差异，并阐明两种竞争性抑制剂对同源蛋白的结合差异性，破解了"为何两者均抑制ecDHFR却仅一种抑制hDHFR"的科学谜题。进一步将技术拓展至大型蛋白质-DNA复合物，研究人员在lac阻遏蛋白中绘制出配体诱导的构象重加权图谱，精准描述了转录调控中功能切换的分子机制。