通过固态核磁共振光谱研究人类碳酸无水酶II活性位点中的蛋白水网络的快速微秒动态
Himanshu Singh1,2, Suresh K Vasa1,2, Harish Jangra2
1Faculty of Chemistry and Chemical Biology , Technical University Dortmund , Otto-Hahn-Straße 4a , 44227 Dortmund , Germany.
Journal of the American Chemical Society
|October 25, 2019
概括
研究人类二氧化碳无水酶 (hCAII) 的蛋白与水相互作用,发现其活性部位的水口袋具有快速的动态. 这种蛋白质-水网络重组对于酶催化至关重要,并且受到抑制剂的干扰.
科学领域:
- 生物化学
- 结构生物学
- 酵素学
背景情况:
- 蛋白与水的相互作用显著影响蛋白质的结构,动态和功能.
- 虽然X射线结晶学识别了水的结构,但功能性水蛋白网络的动态仍然具有挑战性.
- 人类碳酸无水酶II (hCAII) 的活性部位水囊对其催化活性至关重要.
研究的目的:
- 调查hCAII活性部位中的蛋白水网络的动态.
- 与酶催化和抑制剂结合相关联的水口袋动态.
- 阐明水动力学在酶功能中的作用.
主要方法:
- 在hCAII上进行固态NMR放松分散测量.
- 分析化学转移和峰值扩大.
- 分子动力学 (MD) 和密度函数理论 (DFT) 的转移计算.
- 与之前的磁放松分散实验进行比较.
主要成果:
- 固态NMR放松分散显示了hCAII活性部位水口内的快速 (μs-时间尺度) 动态.
- 这种广泛的蛋白质-水网络动态在添加抑制剂后被废除.
- 观察到的动态时间表与Zn结合的水/OH-的停留时间和催化速率限制步骤相匹配.
结论:
- 活性部位水囊的重组是hCAII酶活性的一个关键因素.
- 蛋白质-水网络的动态对于酶功能至关重要,并且可以通过抑制剂进行调节.
- 这些发现可能适用于依赖类似水介导催化机制的其他酶.
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