La dinámica de la cadena lateral de las proteínas y la entropía conformacional residual

Área de la Ciencia:

• La biofísica es la biofísica.
• Biología Estructural Biología Estructural
• Biología computacional Biología computacional.

Sus antecedentes:

• La entropía conformacional de las proteínas es crucial para el plegamiento y la termodinámica de unión.
• La relajación de espín de la resonancia magnética nuclear (RMN) ofrece una ventana experimental única en la entropía de la proteína local a través de la dinámica interna.
• Evaluar la precisión de la relajación del espín de RMN para la medición de la entropía es vital para su aplicación en biología estructural.

Objetivo del estudio:

• Para validar el uso de la relajación del espín de RMN para sondear la entropía conformacional de la proteína local.
• Para comparar la dinámica derivada de RMN de las cadenas laterales de arginina con simulaciones detalladas de dinámica molecular (DM).
• Para investigar la relación entre la dinámica de la cadena lateral de la arginina, la estabilidad del puente de sal y la entropía conformacional.

Principales métodos:

• La dinámica de picosegundos a nanosegundos de los vectores de enlace de la cadena lateral de arginina N ((epsilon) - H ((epsilon) en la ribonucleasa H (RNasa H) de Escherichia coli se midió utilizando relajación de espín de RMN.
• Se emplearon simulaciones de dinámica molecular (DM) para proporcionar conocimientos mecanicistas sobre la dinámica conformacional de la cadena lateral.
• Se utilizó el análisis de una biblioteca de rotadores para investigar patrones generalizables de movimiento de la cadena lateral.

Principales resultados:

• Las mediciones de la relajación del espín de la arginina N ((epsilon) se correlacionan bien con la entropía conformacional de la cadena lateral simulada.
• La relajación de la RMN refleja principalmente la persistencia de los puentes de sal de guanidinium, lo que indica una orientación conservada del vector de enlace N{\displaystyle N} -H{\displaystyle H} .
• Las simulaciones de MD revelaron que las porciones alifáticas de las cadenas laterales de arginina pueden estar desordenadas, mientras que los grupos de guanidinium mantienen puentes de sal, enmascarando la flexibilidad de la RMN.

Conclusiones:

• La relajación del espín de RMN es un método válido para inferir la entropía conformacional de la proteína local, particularmente cuando están involucrados los puentes de sal.
• El fenómeno del "desacoplamiento dinámico" en las cadenas laterales (observado en la arginina, la lisina, el glutamato, la glutamina y la metionina) puede ser una estrategia biofísica general.
• El desacoplamiento dinámico puede minimizar las sanciones entrópicas asociadas con el plegamiento y la unión de proteínas al permitir que las porciones terminales se muevan de forma independiente.