La relajación agua-proteína invariante de carga en GB1 a través de la fluorescencia de triptófano ultrarrápida

Área de la Ciencia:

• La biofísica es la biofísica.
• Dinámica de las proteínas Dinámica de las proteínas.
• Ciencia de la interfaz Ciencia de la interfaz.

Sus antecedentes:

• La interfaz proteína-agua gobierna la estructura y función de las proteínas.
• Comprender la dinámica en esta interfaz es un desafío.
• La fluorescencia de triptófano, en particular la conversión ascendente de la fluorescencia, sondea la dinámica del picosegundo.

Objetivo del estudio:

• Investigar la dependencia de la relajación dipolar en la reconfiguración de la carga proteica.
• Examinar los cambios inducidos por el pH en la dinámica de las proteínas en la interfaz.
• Utilice la proteína GB1 con su único triptófano expuesto (W43) para estudios de titulación del pH.

Principales métodos:

• Fluorescencia dependiente del tiempo desplazamiento de Stokes (TDFSS) utilizando fluorescencia upconversion.
• titulación del pH de la proteína GB1.
• Simulaciones de dinámica molecular (MD), incluida la mecánica cuántica / mecánica molecular (QM-MM).

Principales resultados:

• Las dinámicas dipolares (100 fs a 100 ps) en la interfaz W43 no se vieron afectadas por los cambios de pH.
• El rendimiento en nanosegundos, las tasas y el acceso fueron alterados por el pH.
• Las simulaciones de MD revelaron un equilibrio entre los dipolos de proteínas y agua en la interfaz.
• Las moléculas de agua asociadas a la interfaz exhibieron distintas dinámicas de rotación en comparación con el agua a granel.

Conclusiones:

• Los dipolos de proteínas y agua en la interfaz se equilibran entre sí, lo que lleva a dinámicas ultrarrápidas independientes del pH.
• Mientras que las dinámicas ultrarrápidas son estables, los procesos más lentos son sensibles al estado de carga de las proteínas.
• La dinámica del agua específica de la interfaz juega un papel importante en las interacciones proteína-agua.