一种非自然氨基酸依赖金属蛋白的计算设计,精确度达到原子水平
Jeremy H Mills1, Sagar D Khare, Jill M Bolduc
1Department of Biochemistry and ⊥Biomolecular Structure and Design Program, University of Washington , Seattle, Washington, United States.
Journal of the American Chemical Society
|August 9, 2013
概括
研究人员使用非自然氨基酸设计了新的金属蛋白,用于精确的金属结合. 这一突破使得通过控制金属离子与 (2,2′-双-5yl) 氨酸的协调,可以创建具有新功能的蛋白质.
科学领域:
- 生物化学 生物化学
- 蛋白质工程是指蛋白质的工程.
- 计算生物学 计算生物学
背景情况:
- 基因编码的非自然氨基酸为新型蛋白质和酶设计提供了潜力.
- 计算方法有助于蛋白质设计,但尚未将非自然氨基酸集成到功能部位.
- 在指定非天然氨基酸的结合点和周围残留物方面存在挑战.
研究的目的:
- 扩展计算设计方法,将非自然氨基酸纳入金属蛋白设计中.
- 使用 (2,2′-二氧化-5yl) 氨酸 (Bpy-Ala) 作为主要连接体来设计特定的金属结合部位.
- 通过精确控制金属离子协调,创造具有新功能的金属蛋白.
主要方法:
- 利用罗塞塔设计方法,将其扩展到包括非自然氨基酸.
- 设计了一个埋藏的金属结合点,具有八面体协调几何学.
- 包含的 (2,2′-双皮里丁-5yl) 氨酸 (Bpy-Ala),基于蛋白质的配体,以及用于金属协调的水分子.
主要成果:
- 成功设计并实验性地表征了一种Bpy-Ala介导的金属蛋白.
- 这种工程蛋白质结合了二价:Co2+),Zn2+),Fe2+和Ni2+.
- 获得了对Zn的高亲和力 ((2+) 解离常数 (Kd) 约为40 pM.
- X射线晶体结构证实了设计的结合点几何与低RMSDs (0.9-1.0 Å).
结论:
- 证明了用遗传编码的非自然氨基酸计算设计金属蛋白的可行性.
- 设计的金属蛋白具有强大的金属结合能力和结构精度.
- 这种方法为制造具有定制酶或功能性质的定制蛋白质开辟了道路.
