緑色光タンパク質における興奮状態の陽子伝送のための代替陽子受容体:GFPの再配線
Deborah Stoner-Ma1, Andrew A Jaye, Kate L Ronayne
1Department of Chemistry, Stony Brook University, Stony Brook, New York 11794-3400, USA.
Journal of the American Chemical Society
|January 9, 2008
まとめ
緑色光タンパク質 (GFP) 変異は,興奮状態プロトン転送 (ESPT) を可能にすることで光を回復することができます. D148を含む低バリア水素結合メカニズムは,二重変異体における光回復を説明し,タンパク質の陽子転送要件を簡素化します.
科学分野:
- バイオフィジックス 生物物理学
- プロテイン工学は,タンパク質の
- スペクトル顕微鏡検査です.
背景:
- ワイルドタイプ緑色光タンパク質 (wtGFP) の光は,染色体から興奮状態の陽子移転 (ESPT) に依存しています.
- S65TやE222Qのような突然変異はESPTを破壊し,光喪失につながります.
- 以前の研究では,H148D変異がS65T GFPの緑色光を再生できることを示しました.
研究 の 目的:
- S65T/H148DおよびE222Q/H148D GFP変異体における光回復のメカニズムを調査する.
- ESPTにおける陽子受容体としてのD148の役割を調べる.
- これらのエンジニアリングされたGFPのプロトン転送ダイナミクスと水素結合を解明します.
主な方法:
- 安定状態と超高速の時間解像度を持つ光スペクトロスコーピー.
- 時間の解像度による赤外線 (TRIR) 振動スペクトロスコーピー.
- 単一変異体と wtGFPと比較したダブル変異体 (S65T/H148DとE222Q/H148D) の分析.
主要な成果:
- I*状態の急速な (<1 ps) 形成は,二重変異体で観察され,その後にピコ秒振動による冷却が続いた.
- TRIRスペクトルは,wtGFPとアニオン型変異体とは著しく異なっていた.
- D148のイオン化状態の変化に関するスペクトルの証拠はなく,低障壁水素結合 (LBHB) を示唆している.
結論:
- 染色体とD148の間のLBHBは,ダブルミュータントのESPTを促進します.
- このメカニズムは光回復を説明し,構造データ (<2.4 Å 距離) によってサポートされています.
- 単一の残留物は,陽子転送のための複雑な水素結合ネットワークを置き換えて,タンパク質のダイナミクスの理解を前進させることができます.
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