定向的超快速形状变化伴随着通过串行晶体学解决的光解酶中的电子转移

科学领域:

• 生物物理学的生物物理.
• 结构生物学 结构生物学
• 摄影化学的使用.

背景情况:

• 蛋白质中的电荷转移反应对于生物过程至关重要,包括通过光酶修复DNA.
• 蛋白质结构动力学在促进这些电子转移中的确切作用仍然不完全理解.

研究的目的:

• 为了研究在Drosophila melanogaster (6-4) 光解酶中沿着托链发生电子转移时发生的动态结构变化.
• 阐明蛋白质结构,动力学和电荷转移效率之间的相互作用.

主要方法:

• 利用femtosecond X射线晶体学来捕获时间解析的结构信息.
• 在 femtosecond (fs) 到 picosecond (ps) 时间尺度上分析了结构重排.

主要成果:

• 观察到有针对性的结构反应,包括对阿斯巴拉金残留物,盐桥和水分子的反应,其次是通过第一个托 (fs-ps) 来光降解黄素.
• 确定了附近的甲氨酸作为氧化还原链的活性参与者,在第二个托 (1-20 ps) 附近带有充电诱导的结构变化.
• 在较晚的时间延迟 (>20 ps) 中检测到四个托芬周围的结构变化.

结论:

• 在电子转移过程中,蛋白质结构经历了高度定向和精确时间的适应.
• 这些发现挑战了马库斯理论中的线性溶剂反应近似.
• 蛋白质的结构波动在进化上被优化,以实现高效的电荷转移.