玉米（Zea mays L.）是我国种植面积最大、总产最高的农作物，对我国粮食安全有着重要影响，因此对玉米中关键性蛋
白的深入研究对粮食增产和粮食安全至关重要。2021年11月，长治学院化学系雷海英老师研究团队在SCI期刊RSC Advances
上发表了题为Study on the interaction of Zea mays L. centrin and melittin的研究论文，报道了玉米中心蛋白Zmcen与下游靶肽
melittin的作用机制，这为进一步阐明Zmcen在细胞分裂、细胞运动等重要生命过程中的作用机制提供了理论依据。
中心体蛋白(Centrin)是一类高度保守的钙结合蛋白，也称为Caltractin，是EF-hand超家族中钙调素（Calmodulin,
CaM）的成员之一，广泛存在于原核生物、真菌、植物和动物中。Centrin能结合不同大小、结构的多肽，并以多种方式调
控其活性，从而调节细胞的生命活动。有研究表明，Centrin是微管组织中心（microtubule organizing center，MTOC）
的组成部分，存在于MTOC的不同部位。Centrin在细胞分裂过程中主要发挥两种功能，其中之一是MTOC的复制；另一种
功能是会随着Ca2+浓度的变化而变化，从而调节MTOC的运动。目前高等植物中心蛋白的报道较少，而玉米中心蛋白的功
能研究尚属空白。
在这篇文章中，研究人员使用圆二色谱和荧光光谱解析了玉米中心蛋白Zmcen与下游靶肽melittin结合前后的二级结构
变化。发现Zmcen与melittin结合后α螺旋的含量明显增加，而且随着melittin浓度的增加，在222 nm和208 nm处的峰值基
本没有变化，说明Zmcen与melittin的结合比例为1:1。
随后作者利用荧光光谱进一步探究了在Ca2+/TNS存在的情况下对Zmcen与melittin结合的影响。结果表明在Ca2+存在
时，Zmcen与melittin也是1:1结合，且荧光强度明显大于Ca2+不存在时的结合荧光。推测这可能是由于Ca2+与蛋白质结合
后，蛋白质的构象发生了变化，从而暴露出大量的疏水区域。而当TNS存在时，Zmcen和melittin也有结合。但当Zmcen
与melittin的结合比达到1.0时，峰值强度下降，说明TNS的存在减弱了Zmcen与melittin的结合。
最后研究人员采用荧光光谱和Biacore检测技术探究Zmcen和melittin的结合区域。荧光光谱结果显示，Zmcen的C端
截短蛋白（C-Zmcen）和melittin以1:1的比例结合，而N端截短蛋白（N-Zmcen）与melittin的结合较弱，没有明显的相互
作用（如图1所示）。
图1. 荧光光谱检测melittin与C-Zmcen和N-Zmcen结合
随后作者又利用Biacore对上述结果进行了验证。研究人员使用CM5芯片偶联melittin蛋白（10mM acetate buffer, pH
5.0），然后将Zmcen（125, 250, 500, 750, 1000 nM）, C-Zmcen（250, 500, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000 nM）, N-Zmcen
（250, 500, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000 nM）按照浓度梯度进样（30 μL/min, 120s）流过芯片表面。结果显示，melittin与
全长的Zmcen蛋白的亲和力为2.0665×10-6 M-1（图2A），与C-Zmcen的亲和力为2.8958×10-6 M-1（图2B），而与N-Zmcen无
结合（图2C）。此外，作为阴性对照的BSA蛋白与melittin蛋白相互作用的数据如图2D所示。即使当BSA浓度为2000 nM时，
也不会与melittin发生相互作用。Biacore的数据与荧光光谱的结论一致，说明melittin在Zmcen上的结合位点主要在Zmcen的
C端。
图2. Biacore检测Zmcen与melittin结合的传感图
图3. 文章整体思路
回顾文章整体思路，作者通过Biacore在分子水平上直观地证实了Zmcen可与下游靶肽melittin相互作用，且主要的结合部
位在Zmcen的C端。研究人员在文章中明确指出，SPR技术可以实时动态监测整个反应过程的信号变化，在分析过程中无需对
样品进行标记，所需要的样品量极少，并且提供了传统技术难以获得的大量生物分子相互作用信息。本文的研究不仅解析了玉
米中Zmcen与melittin的作用机制，而且填补了在高等植物中有关Zmcen蛋白的研究空白。
自1990年上市至今，Biacore作为分子互作检测的“金标准”，成功助力基础科研与药物开发等多个研究领域取得重大突
破，累积发表的文献量已超五万篇，超过 80% 的已上市的抗体药物的研发、申报、生产过程中也均有 Biacore 的身影。
此外，Biacore 可检测样品的范围十分宽泛，除了常规的蛋白、多肽、抗原、抗体、核酸、有机小分子之外，分子量
超高的蛋白复合体、多糖、纳米材料、高分子材料、甚至完整的细胞、细菌、病毒等也同样能够检测，并给出漂亮的数
据。
文章来源：Cytiva思拓凡公众号