在蛋白质中使用Gd3+自旋标记进行纳米级距离测量
Alexey Potapov1, Hiromasa Yagi, Thomas Huber
1Department of Chemical Physics, Weizmann Institute of Science, Rehovot, 76100, Israel.
Journal of the American Chemical Society
|June 12, 2010
概括
我们介绍了Gadolinium(3+) (Gd3+) 旋转标签,用于测量蛋白质中的纳米距离,使用高场电子磁共振 (EPR). Gd3+标签提供了更好的灵敏度,避免了方向选择问题,使其成为蛋白质结构分析的可行技术.
科学领域:
- 生物物理学的生物物理.
- 结构生物学 结构生物学
- 频谱学是一种光谱学.
背景情况:
- 精确测量蛋白质内的纳米尺度距离对于理解蛋白质的结构和功能至关重要.
- 使用有脉冲电子磁共振 (EPR) 的氧化物进行常规的位点定向旋转标记是一种强大的技术,但可以通过灵敏度和方向选择来限制.
研究的目的:
- 引入和评估加多 ((3+) (Gd3+) 旋转标记作为一种用于蛋白质中纳米范围距离测量的方法.
- 为了比较Gd3+标签与传统氧化物标签的性能,使用在各种磁场强度 (X波段和W波段) 的双电子电子共振 (DEER) 来进行标签.
主要方法:
- 开发的Gd3+自旋标签来源于二皮可林酸,联于蛋白质p75ICD和tau中的氨酸残留物14.
- 在X频段进行了四脉冲双电子电子共振 (DEER) 测量 (约. 9.5 GHz) 和W频段 (95 GHz) 的频段.
- 从用Gd3+或氧化物旋转标签标记的蛋白质获得的比较距离分布.
主要成果:
- Gd3+标签提供了与结构模型相一致的距离分布,最大为2.9 nm (p75ICD) 和3.4 nm (tau(C) 14).
- 在p75ICD中,氧化物标签产生了距离分布,峰值为2.5nm,而Gd3+标签显示峰值为2.9nm.
- 在tau(C) 14中,W频段的氧化物测量受到方向选择的影响,而W频段的Gd3+标记提供了明确的距离信息 (峰值在3.4纳米).
结论:
- Gd3+自旋标记是使用高场脉冲EPR测量蛋白质纳米尺度距离的可行技术.
- 与X波段氧化物EPR相比,Gd3+标签在灵敏度上提供了数量级的改进.
- Gd3+标签的一个关键优势是本质上没有方向选择,简化了距离分布分析,特别是在高场.
