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揭示了蛋白质的pH依赖的过渡状态,其中有埋藏的电离残留物
Garrett B Goh1, Elena N Laricheva, Charles L Brooks
1Department of Chemistry and ‡Biophysics Program, University of Michigan , Ann Arbor, Michigan 48109, United States.
Journal of the American Chemical Society
|May 21, 2014
概括
了解pH对蛋白质动态的影响需要研究过渡状态. 新的方法揭示了葡萄球菌核酶 (SNase) 突变体中埋藏的残留物可以改变pH活性,通过短暂的开放状态影响蛋白质功能.
科学领域:
- 生物化学 生物化学
- 结构生物学 结构生物学
- 计算生物学 计算生物学
背景情况:
- 生物活动受到pH的严重影响,传统上通过静态蛋白质结构进行研究.
- 暂时存在的蛋白质状态越来越被认为对功能至关重要,但很难描述.
- 现有的方法往往忽略了蛋白质的动态,pH值依赖的行为.
研究的目的:
- 在原子级的细节上研究过渡性蛋白质状态的pH依赖性.
- 探索埋藏的电离残留在调节蛋白质动态和活性中的作用.
- 应用先进的计算方法来表征pH介导的形状变化.
主要方法:
- 使用了明确的溶剂常数pH分子动力学 (CPHMD(MSλD)) 框架.
- 将该方法应用于菌核酶 (SNase) 突变体,其中有埋藏的可电离残留物.
- 在各种pH环境中模拟蛋白质动态,以探测pKa转移和构造状态.
主要成果:
- 在所有埋藏残留的SNase突变体中确定了开放状态,表现出明显转移的pKa值.
- 在这些开放状态下,在这些质子位点周围观察到局部溶解效应.
- 计算的pKa值与实验数据有很好的一致性 (平均无标记误差为1.3 pKa单位).
结论:
- 埋藏的可电离残留物可以诱导形状波动,导致即使在生理pH值下,也会出现过渡性开放状态.
- 这些短暂的状态,虽然人口较少 (1-2%),对于准确地复制实验pKa转移至关重要.
- 分析合的开放和闭合状态,而不是单一的静态构造,对于理解埋藏的残留物功能至关重要.