Pola Struktur Sekunder Protein Dalam Atlas Ikatan Silang Jarak Pendek

Abstrak
Spektrometri massa ikatan silang (XL-MS) telah menjadi alat yang ampuh dalam biologi struktural untuk menyelidiki struktur, dinamika, dan interaksi protein. Namun, ikatan silang jarak pendek, yang didefinisikan sebagai ikatan silang yang menghubungkan residu yang berjarak kurang dari 20 posisi, secara tradisional dianggap kurang informatif dan sebagian besar diabaikan, sehingga data penting tidak dieksplorasi secara sistematis. Di sini, kami menyajikan analisis ikatan silang jarak pendek di seluruh sistem, yang menunjukkan korelasi intrinsiknya dengan struktur sekunder protein. Kami memperkenalkan perangkat lunak X-SPAN (Cross-link Structural Pattern Analyzer), yang mengintegrasikan kumpulan data XL-MS yang tersedia untuk umum dari eksperimen di seluruh sistem dengan struktur protein yang diprediksi oleh AlphaFold. Analisis kami mengungkap pola ikatan silang yang berbeda yang mencerminkan kendala spasial yang diberlakukan oleh elemen struktural sekunder. Secara khusus, α-heliks menunjukkan pola ikatan silang periodik yang konsisten dengan karakteristik pitch heliksnya, sedangkan kumparan dan β-untai menunjukkan distribusi yang hampir monoton. Tata bahasa protein yang bergantung pada konteks memperkuat spesifisitas ikatan silang jarak pendek. Ikatan silang jarak pendek dapat meningkatkan inferensi statistik struktur sekunder dalam alur kerja pemodelan integratif. Selain itu, penelitian kami menetapkan kerangka kerja untuk mengukur akurasi prediksi lokal AlphaFold dan menyediakan kriteria kontrol kualitas baru untuk eksperimen XL-MS. Kami mengantisipasi bahwa X-SPAN dan basis data ikatan silang jarak pendek kami akan berfungsi sebagai sumber daya yang berharga untuk mengeksplorasi penataan ulang struktur sekunder lokal dan peran potensialnya dalam fungsi protein dan regulasi alosterik.