NMRリラクゼーション分散による超高速折りたたみタンパク質のPhi値解析
Jae-Hyun Cho1, Nichole O'Connell, Daniel P Raleigh
1Department of Biochemistry and Molecular Biophysics, Columbia University, 630 West 168th Street, New York, New York 10032, USA.
Journal of the American Chemical Society
|December 24, 2009
まとめ
急速なタンパク質折り畳みの研究は,核磁気共鳴 (NMR) のスピンリラクゼーション分散によって可能である. この方法は,動力学および安定性変化を定量化し,高速折りたたみタンパク質の従来の技術の限界を克服します.
科学分野:
- バイオフィジックス 生物物理学
- 構造生物学 構造生物学とは
- コンピュータ生物学 コンピュータ生物学
背景:
- タンパク質の急速な折り畳み (マイクロ秒未満のタイムスケール) は,ストップフローのような伝統的な方法を使用して実験的な測定に課題を提示します.
- 核磁共振 (NMR) のスピンリラクゼーション分散は,これらの急速なプロセスを研究するための潜在的な解決策を提供します.
- タンパク質の折りたたみダイナミクスを理解することは,タンパク質の機能と不適切な折りたたみ疾患の解読に不可欠です.
研究 の 目的:
- 急速タンパク質折り畳み運動の特徴化のためのNMRスピンリラクゼーション分散を導入し,検証する.
- タンパク質の折りたたみ動力学,安定性,および移行状態に対する変異の影響を定量化するために.
- 中間状態への影響を検出する際にphi値解析の精度を評価する.
主な方法:
- NMRのスピンリラクゼーション分散実験を用いて,化学交換線が急速に拡大するタンパク質を分析する.
- 運動パラメータ (DeltaDeltaG ((o))),安定性 (DeltaDeltaG ((o))),およびフィ値 (DeltaDeltaG ((dagger)) /DeltaDeltaG ((o)) を変異分析によって定量化する.
- 異なった溶媒条件下におけるヴィリンヘッドピース領域 (HP67) の移行状態と中間状態の特徴.
主要な成果:
- NMRスピンリラクゼーション分散による折り畳み速度をサブマイクロ秒スケールで測定する能力を実証しました.
- 線幅の拡大により,デナチュレートまたは中間状態の変異効果を検出することによって,ファイ値分析の精度が向上しました.
- HP67の折り畳み可能な風景を成功裏に特徴付け,実験的アプローチを検証しました.
結論:
- NMRスピンリラクゼーション分散は,高速タンパク質の折り畳みダイナミクスを研究するための強力な技術です.
- この方法は,中間状態の洞察を含む,運動および熱力学パラメータの正確な定量化を提供します.
- このアプローチは,実験的な折りたたみデータと,急速に折りたたむタンパク質の分子動力学シミュレーションの間の直接比較を容易にする.
関連する概念動画
00:52¹H NMR of Conformationally Flexible Molecules: Temporal Resolution
At room temperature, the chair conformer of cyclohexane undergoes rapid ring flipping between two equivalent chair conformers at a rate of approximately 105 times per second. These two chair conformers are in equilibrium. The rapid ring flipping results in the interconversion of the axial proton to an equatorial proton and an equatorial to the axial proton. Such interconversions are too rapid and cannot be detected on the NMR timescale. Hence, the NMR spectrometer cannot distinguish between the...
01:02¹H NMR: Interpreting Distorted and Overlapping Signals
Spin systems where the difference in chemical shifts of the coupled nuclei is greater than ten times J are called first-order spin systems. These nuclei are weakly coupled, and their chemical shifts and coupling constant can generally be estimated from the well-separated signals in the spectrum.
As Δν decreases and the signals move closer, the doublets appear increasingly distorted. The intensities of the inner lines increase at the cost of those of the outer lines as the signals are slanted or...
As Δν decreases and the signals move closer, the doublets appear increasingly distorted. The intensities of the inner lines increase at the cost of those of the outer lines as the signals are slanted or...
01:15¹H NMR of Conformationally Flexible Molecules: Variable-Temperature NMR
The axial and equatorial protons in cyclohexane can be distinguished by performing a variable-temperature NMR experiment. In this process, except for one proton, the remaining eleven protons are replaced by deuterium. The deuterium substitution avoids the possible peak splitting caused by the spin-spin coupling between the adjacent protons. The remaining proton flips between the axial and equatorial positions.