蛋白翻譯后修飾（Post-Translational Modification, PTM），例如磷酸化，甲基化，乙基化，糖基化等，是蛋白質構象及信號傳導的關鍵調節劑。對于翻譯后修飾蛋白，冷凍電鏡無法研究其全譜動態，Deepmind公司開發的Alphafold2是一種基于神經網絡的模型算法對蛋白質三維結構進行準確計算預測的工具，它的一般用法也不能準確捕捉各種PTM對蛋白折疊及蛋白間相互作用的影響。
生物質譜是蛋白一級結構測序以及蛋白翻譯后修飾類型以及位點鑒定的最佳工具。化學生物學平臺與香港科技大學唐少軍組合作，提出了預測翻譯后修飾刺突蛋白三維結構的新方法。在蛋白質一級結構上用計算機進行氨基酸取代的方法以模擬PTM位點改變的物理化學性質，然后使用Alphafold2重新構建蛋白結構。以新冠病毒刺突蛋白為例，用生物質譜數據檢測得到刺突蛋白上的幾種翻譯后修飾位點（圖1），再通過用酸性氨基酸替換磷酸化氨基酸，用初級氨基酸序列進行Alphafold2計算機預測（圖2）。研究表明與冷凍電鏡實驗相比，刺突蛋白受體結合區域（RBD）結構域發生了顯著變化。項目進一步分析了SARS-CoV-2刺突RBD與人ACE2的結合親和力和分子間相互作用，以證明PTM可以顯著影響ACE2的相互作用位點。
圖1：SARS-CoV-2 S刺突蛋白5個主要修飾位點的87個PTM位點分布
圖2：重建PTM修飾的刺突蛋白三維結構
合作研究成果以“ SARS-CoV-2 Spike Protein Post-Translational Modification Landscape and Its Impact on Protein Structure and Function via Computational Prediction” 為題發表在Research上，并被嵐翰生命科學等報道和轉載。
分析中心化學生物學平臺將相繼推出相關新方法的科研服務。
