文献周报｜2026.11.02—2026.11.08

本期共收录 7 篇文献，涵盖质量光度法与单分子测量、冷冻电镜建模与构象集合，以及膜蛋白转运与脂质信号。

质量光度法与单分子测量（3 篇）

01 · Quantitative mass imaging of single biological macromolecules

Science · 发表／卷期日期：2018-04-27

作者：Gavin Young, Nikolas Hundt, Daniel Cole, Adam Fineberg, Joanna Andrecka, Andrew Tyler, Anna Olerinyova, Ayla Ansari, Erik G. Marklund, Miranda P. Collier, Shane A. Chandler, Olga Tkachenko, Joel Allen, Max Crispin, Neil Billington, Yasuharu Takagi, James R. Sellers, Cédric Eichmann, Philipp Selenko, Lukas Frey, Roland Riek, Martin R. Galpin, Weston B. Struwe, Justin L. P. Benesch, Philipp Kukura

蛋白质及其相互作用具有结构与动态异质性，群体平均测量往往难以直接区分其中的不同组分。研究利用干涉散射显微成像，对溶液中单个生物大分子的质量进行定量测量，报告了约 2% 的序列质量准确度、最高 19 kDa 的质量分辨能力及 1 kDa 的精密度。该方法能够在较宽动态范围内分辨寡聚体分布，检测小分子结合，并测量带有脂质或糖组分的蛋白质质量。作者进一步将其用于糖蛋白交联、淀粉样蛋白聚集和肌动蛋白聚合等过程，展示以质量变化观察分子相互作用的可能性。工作把光学散射信号转化为单分子质量读出，为分析异质体系的组成与动态提供了补充工具。

Highlight · 干涉散射成像以单分子质量为读出，能够区分寡聚组分并观察多类生物分子相互作用。

DOI：10.1126/science.aar5839

02 · Mass photometry enables label-free tracking and mass measurement of single proteins on lipid bilayers

Nature Methods · 发表／卷期日期：2021-10

作者：Eric D. B. Foley, Manish S. Kushwah, Gavin Young, Philipp Kukura

膜表面分子相互作用的计量与动态，是理解细胞过程的重要基础，但常用单分子方法对荧光标记的依赖会带来标记效率、闪烁和漂白等限制。本文提出动态质量光度法，对支撑脂质双层上扩散的单个膜相关蛋白进行无标记成像、追踪和质量测量。以膜重塑 GTP 酶 dynamin-1 为例，研究识别出由二聚体构成的异质寡聚体混合物，并观察到不同寡聚状态对应的运动性、膜亲和力，以及单个复合物的结合与解离。质量和轨迹的联合读出，使蛋白复合物的组成能够与其在膜上的行为相联系。作者还讨论了配套测量方式对整合膜蛋白研究的拓展，为解析脂质双层中及其表面的分子机制提供方法基础。

Highlight · 动态质量光度法将膜上单蛋白的质量、扩散与复合物组装行为联系起来。

DOI：10.1038/s41592-021-01261-w

03 · Continuous mass photometry by single-molecule trapping

Nature Methods · 发表／卷期日期：2026-10-26

作者：Dan Loewenthal, Roi Asor, Stephen Thorpe, Jack S. Peters, Konstantin C. Zouboulis, Merve Kaplan, Jan Christoph Thiele, Jack Bardzil, Seham Helmi, Sean A. Burnap, Tiong Kit Tan, Weston B. Struwe, Justin L. P. Benesch, Philipp Kukura

生物分子相互作用常包含连续的结合、解离和状态转变，短时间观测难以还原完整过程。连续质量光度法通过单分子捕获，把支撑脂质双层上的分子限制在可持续观测的区域，同时读取其运动与质量变化。作者展示了长达小时尺度的单分子观测，并报告最高亚千道尔顿级质量精密度与毫秒级时间分辨能力。延长同一分子的观测，使相互作用形成的不同质量状态能够在时间上依次区分，进而用于分析结合事件和停留时间。原文还指出，增加时间平均可改善质量精密度，但会牺牲时间分辨率，因此这些性能并非在所有时间尺度上同时达到。该方法为直接观察复杂分子过程提供了可定量的连续轨迹。

Highlight · 单分子捕获延长质量光度法的观测窗口，使分子相互作用可沿时间连续追踪。

DOI：10.1038/s41592-026-03252-1

冷冻电镜建模与构象集合（2 篇）

04 · CryoAtom improves model building for cryo-EM

Nature Structural & Molecular Biology · 发表／卷期日期：2026-02

作者：Baoquan Su, Kun Huang, Zhenling Peng, Alexey Amunts, Jianyi Yang

从冷冻电镜密度图构建原子模型，是把实验信号转化为分子机制解释的关键环节。CryoAtom 在 ModelAngelo 的基础上引入 AlphaFold2 的建模能力，将全局注意力改为局部注意力，并结合三维旋转位置编码来适配密度图信息。作者报告，该方法能够生成更完整的模型、降低对密度图分辨率的要求，并加快建模。对三张大型密度图的应用展示了识别此前未表征蛋白、改善构象变化建模及分离非蛋白成分的能力。其中，一个含 104 个蛋白的复合物在数小时内完成建模；比较来自两张图的模型时，还发现了外围单个蛋白结构域的细微构象差异。工作强调利用实验密度约束与深度学习共同提升复杂结构的解释效率。

Highlight · CryoAtom 将局部注意力与密度图信息结合，提高大型冷冻电镜结构的建模完整性与效率。

DOI：10.1038/s41594-025-01713-3

05 · Cooling fast and slow: Characterizing the effects of vitrification in cryo-EM and the subsequent recovery of equilibrium populations

Proceedings of the National Academy of Sciences · 发表／卷期日期：2026-11-10

作者：Robert Clark, Louis G. Smith, Matthew P. Leighton, Ryan J. Szukalo, Syma Khalid, Pablo G. Debenedetti, Pilar Cossio, Miro A. Astore, Sonya M. Hanson

冷冻电镜有望呈现分子的构象集合，但玻璃化冷却是否改变原有状态比例，会影响对这些集合的解释。研究对 Trp-cage 微型蛋白进行了累计超过 50 毫秒的分子动力学模拟，比较跨越三个数量级的七种冷却速率，其中最慢条件接近实验速率。作者发现，在所研究体系中，蛋白并未改变水的玻璃化行为；以平衡采样建立的马尔可夫状态模型则显示，特征时间长于冷却过程的状态较能抵抗冷却造成的扰动。虽然某些状态在低温平衡集合中消失，它们在非平衡冷却集合中仍被保留。作者进一步提出从玻璃化集合恢复平衡态占比的热力学推断框架，为解释冷冻电镜中的构象分布提供了可检验的思路。

Highlight · 快速冷却对构象分布的影响取决于状态转变时间尺度，平衡态占比可通过热力学框架推断。

DOI：10.1073/pnas.2619560123

其他文献（2 篇）

06 · Mechanisms of vesicular monoamine transporter 2 modulation by amphetamines and lobeline

Cell Reports · 发表／卷期日期：2026-11-24

作者：Di Wu, Chuanyu Liu, Hongshuang Wang, Cheng Chi, Yibo Wang, Wenhua Zhang, Xiaohui Wang, Daohua Jiang

囊泡单胺转运体 VMAT2 将神经递质储存到突触前囊泡，其受药物调控的方式直接关系到单胺在细胞内的分布。研究解析了人源 VMAT2 与四种苯丙胺类兴奋剂及洛贝林结合的冷冻电镜结构，揭示两类分子具有不同的识别模式。苯丙胺类分子模拟天然单胺并占据底物结合位点，结构结果支持其作为底物参与囊泡与胞质间单胺池的重新分配。洛贝林则呈现双分子结合模式，将转运体稳定在朝向囊泡腔的构象，抑制单胺及相关兴奋剂的摄取。多巴胺释放实验进一步提示，其作用同时涉及 VMAT2 与多巴胺转运体 DAT。研究为理解成瘾相关药理提供机制依据，所述结构和细胞结果仍属于基础研究证据。

Highlight · VMAT2 的不同配体结合模式揭示了单胺储存与释放受到调控的结构基础。

DOI：10.1016/j.celrep.2026.118205

07 · Lipid-organized tetramerization of PLPP1 defines the molecular basis of spatial lipid phosphate signaling

Nature Communications · 发表／卷期日期：2026-10-09

作者：Yunhai Li, Qingning Yuan, Zhenyu Cao, Liuqing Zhu, Jiuyin Xu, Cheng-Cen Guo, James Jiqi Wang, Youwei Xu, Shuai Li, Tianyu Li, Yang Li, Yong Li, H. Eric Xu, Canrong Wu

磷脂磷酸酶 PLPP1 参与终止溶血磷脂酸等脂质信号，但其在膜界面上的组装与催化方式此前缺少清晰解释。研究获得人源 PLPP1 的无配体态和产物结合态冷冻电镜结构，分辨率分别为 1.87 Å 与 2.21 Å，显示它形成具有四重对称性的同源四聚体。亚基界面存在有序脂质密度，被分别指认为磷脂酰胆碱、磷脂酸及磷脂酰肌醇二磷酸。结构指导的突变显示，界面脂质周围残基会影响酶活，但活性丧失并不简单对应四聚体解体。产物结合结构还揭示催化口袋及朝向膜的通道，提示可能的底物进入路径；测试条件下未检测到相关离子电导。这些结果为连接脂质环境、寡聚组装和催化功能提供结构框架。

Highlight · PLPP1 结构将界面脂质、四聚体组装与催化口袋联系起来，且酶活变化不能仅用寡聚体解体解释。

DOI：10.1038/s41467-026-78196-3