乙酰化七肽中Tyr5和His6取代基对锌结合亲和力及构象影响的质谱与分子模拟研究

本研究通过离子淌度-质谱（IM-MS）和分子模拟技术，系统探究了乙酰-His1-Cys2-Gly3-Pro4-X5-X6-Cys7七肽中Tyr5/His6取代基对锌结合亲和力（ZBP）及构象的影响。发现Gly5-His6变体具有最高锌亲和力，为设计治疗癌症和神经疾病的肽类金属蛋白提供了新思路。

　　

锌离子（Zn(II)）作为生命体中不可或缺的辅因子，参与催化、基因调控等关键生理过程，其异常与癌症、神经退行性疾病密切相关。然而，锌结合肽（ZBP）的结构-功能关系仍存在诸多未解之谜，尤其是特定氨基酸取代如何影响锌亲和力与构象动态。针对这一问题，由Richmond A. Adomako等领衔的研究团队在《International Journal of Mass Spectrometry》发表论文，通过多技术联用揭示了乙酰化七肽中Tyr₅/His₆取代基的调控机制。

研究采用“离子捕捞”技术（监测[ZBP+Zn(II)]^?复合物形成）和竞争性阈值碰撞诱导解离（TCID）分析，结合PM6分子模拟，系统比较了四种变体（YH/YG/GH/GG）在pH 5.4-10.3范围内的锌结合行为。

相对形成与pH依赖性
质谱数据显示，Gly₅-His₆（GH）在溶液相中表现出最强的锌结合能力，且所有肽的锌亲和力均随pH升高而增强。离子淌度分析进一步揭示，Tyr₅的存在会通过空间位阻降低His₆的配位效率。

TCID气相锌亲和力
气相实验中，GH的锌结合能显著高于其他变体（GH > YG ≈ YH > GG），表明His₆的咪唑基团是提升亲和力的关键，而Tyr₅的酚环可能通过长程π相互作用干扰锌配位几何。

分子模拟与构象解析
PM6优化模型显示，[YH+Zn(II)]^?存在两种稳定构象：His₁-Cys₂-His₆-Cys₇四配位或His₁-Cys₂-Cys₇-羧基末端（Cterm）三配位模式，后者自由能低38 kJ/mol，与实验测得的碰撞截面（Ω）高度吻合。

该研究不仅阐明了ZBP中取代基的协同调控机制，还为设计靶向锌依赖性酶（如基质金属蛋白酶）的抑制剂提供了理论依据。通过优化His/Cys配位网络，可开发用于癌症治疗、环境修复的新型生物材料，推动肽基金属蛋白在生物技术领域的应用。