结构生物化学/蛋白质/氘交换质谱 (DXMS)
氘交换质谱是一种功能强大的工具，可以用来研究蛋白质/酶的结构和相互作用。它还可以确定与磷脂相关的蛋白质和酶的位置和方向。
这是基于氢与溶剂交换的原理。蛋白质分子上的氢原子可以分为三类 (1)
1) 几乎不交换 (直接与 C 相连的 H)
2) 交换速度非常快 (与侧链原子相连的 H)
3) 交换速率取决于局部环境 (酰胺氢 N-H) (1)
可以通过实验使用氘代水来追踪蛋白质分子中发生交换反应的氢原子。
上面列出的第三个过程，酰胺氢交换，描述如下：
1) 在氘代水中孵育的蛋白质与探针/扰动反应，以显示它如何影响水的可及性，从而影响酰胺氢交换速率。只有当酰胺氢在溶剂水中反应时，它才能顺利有效地进行。顾名思义，暴露于疏水区域的氢需要更多时间交换，并且有更高的可能根本不交换，因为效率取决于酰胺氢是否在溶剂水中。
2) 氘原子可以“固定到位”以防止进一步交换 (1)
3) 高效液相色谱-质谱分析然后使用蛋白酶，它是一种催化剂，将蛋白质消化/切割成其各自的肽，这些肽的长度为 5-15 个氨基酸。
4) 质谱法用于将这些消化后的肽片段化成更小的片段，这有助于识别肽。
这种方法的一个局限性是碰撞诱导解离会导致“重排”，即氘原子在肽内改变构象 (1)。减少重排机会的方法是电子转移解离。
DXMS 研究了两种有效的、特异的和可逆的脂类抑制剂。这些抑制剂提供了非常特异的停靠方法，并且当停靠时，抑制剂的精确结合构象变得明确。一种特异的和可逆的抑制剂是底物，并且当这种抑制剂停靠时，它可以提供一个图像，显示与酶活性位点结合的磷脂分子种类的构象 (1)。
DXMS 也可与磷脂双层纳米盘结合使用来分析膜蛋白构象。过去，在体外系统中通过洗涤剂胶束或脂质体进行研究存在一些问题。由于其洗涤剂性质，洗涤剂胶束往往会使膜蛋白变性。脂质体形成大小混合的单层囊泡，导致结果不一致 (2)。纳米盘与 DXMS 结合使用，为研究膜蛋白提供了一种解决方案。
纳米盘由膜支架蛋白、脂类和待研究的膜蛋白在磷脂/洗涤剂溶液中混合而成 (2)。去除洗涤剂以使纳米盘自行形成。纳米盘使蛋白质保持其天然构象。然后，纳米盘通过尺寸排阻色谱纯化，纯化的纳米盘多次经受氘代缓冲液处理 (2)。DXMS 需要快速进行，以最大限度地减少氘从猝灭中的损失。三种方法有助于确保纳米盘与 DXMS 结合使用的成功 (2)
1) 通过添加胆酸盐分解纳米盘（胆酸盐是有效的，因为它会增加膜支架蛋白肽和蛋白质消化）
2) 氧化锆珠将磷脂与混合物中的其他物质分离
3) 优化色谱法用于将膜支架蛋白肽与膜蛋白肽分离
DXMS 与纳米盘结合使用，可以分析蛋白质在其天然构象中的结构，最终，蛋白质的天然构象有助于理解其功能。
1. Annu Rev Biochem. 2011 年 6 月 7 日；80:301-25. 质谱在脂类和膜中的应用。Harkewicz R、Dennis EA。来源 加利福尼亚大学圣地亚哥分校医学院化学和生物化学系以及药理学系，美国加利福尼亚州拉霍亚 92093-0601。[email protected]
2. Anal Chem. 2010 年 7 月 1 日；82(13):5415-5419。磷脂双层纳米盘中膜蛋白的构象分析，采用氢交换质谱法。Hebling M、Christine。