Medidas de distancia a escala nanométrica en proteínas utilizando el etiquetado de espín Gd3+

Área de la Ciencia:

• La biofísica es la biofísica.
• Biología Estructural Biología estructural.
• La espectroscopia es una técnica de espectroscopia.

Sus antecedentes:

• La medición precisa de las distancias a escala nanométrica dentro de las proteínas es crucial para comprender su estructura y función.
• El etiquetado de espín dirigido al sitio convencional utilizando nitróxidos con resonancia paramagnética electrónica (EPR) de pulso es una técnica poderosa, pero puede limitarse por la sensibilidad y la selección de orientación.

Objetivo del estudio:

• Introducir y evaluar el etiquetado de espín de Gadolinium ((3+) (Gd3+) como un método para las mediciones de distancia en proteínas de rango nanométrico.
• Para comparar el rendimiento del etiquetado de Gd3+ con el etiquetado tradicional de nitróxido utilizando resonancia de electrones de doble electrón (DEER) en varias intensidades de campo magnético (banda X y banda W).

Principales métodos:

• Etiquetas de espín Gd3+ desarrolladas derivadas del ácido dipicolínico, unidas covalentemente a los residuos de cisteína en las proteínas p75ICD y tau (C) 14.
• Se realizaron mediciones de resonancia de electrones de doble electrón de cuatro pulsos (DEER) en banda X (aprox. 9.5 GHz) y la banda W (95 GHz).
• Distribuciones de distancia comparadas obtenidas de proteínas etiquetadas con etiquetas de giro de Gd3+ o nitróxido.

Principales resultados:

• El etiquetado Gd3+ proporcionó distribuciones de distancia en buena armonía con los modelos estructurales, con máximos en 2,9 nm (p75ICD) y 3,4 nm (tau).
• En p75ICD, el etiquetado de óxido de nitrógeno arrojó una distribución de distancia con un pico de 2.5 nm, mientras que el etiquetado de Gd3+ mostró un pico de 2.9 nm.
• En tau(C) 14, las mediciones de nitróxido en la banda W sufrieron una selección de orientación, mientras que el etiquetado Gd3+ en la banda W proporcionó información clara de distancia (pico a 3,4 nm).

Conclusiones:

• El etiquetado de espín Gd3 + es una técnica viable para las mediciones de distancia a escala nanométrica en proteínas que utilizan EPR de pulso de alto campo.
• El etiquetado Gd3+ ofrece una mejora de un orden de magnitud en la sensibilidad en comparación con el EPR de óxido de nitrógeno de banda X.
• Una ventaja clave del etiquetado Gd3 + es la ausencia intrínseca de selección de orientación, simplificando el análisis de distribución de distancia, especialmente en campos altos.