用DNP辅助的固态NMR可以在完全质子化的细胞环境中检测纳米分子度的蛋白质

科学领域:

• 生物物理学的生物物理.
• 结构生物学 结构生物学
• 生物化学 生物化学

背景情况:

• 动态核极化 (DNP) 显著提高了魔力角度旋转 (MAS) 固态NMR光谱中的灵敏度.
• 这种增加的灵敏度允许在非常低的度下检测蛋白质,从而有可能在它们的本地生物环境中进行研究.
• 然而,敏感性限制仍然存在,特别是当细胞环境中自然丰富的同位素可以压倒低度,同位素丰富的点蛋白质的信号时.

研究的目的:

• 在复杂的细胞环境中优化样品成分,以对DNP增强的低度蛋白质的MAS固态NMR进行测试.
• 实验验证在自然丰富的细胞环境中检测同位素丰富蛋白质的理论特异性极限.
• 使用先进的NMR技术,确定细胞溶解物中特定蛋白质的最小可检测度.

主要方法:

• 利用同位素丰富的酵母蛋白 (Sup35NM) 稀释成自然丰富的酵母溶解物.
• 优化样品组成,重点关注冷保护剂度和质子化水平,以获得高效的DNP.
• 采用选择性脉冲序列,针对相邻的NMR活性核进行特定检测.

主要成果:

• 发现适度的冷保护剂度和完全质子化的环境可以支持高效的DNP.
• 实验验证证了关于复杂细胞环境中的特异性极限的理论计算.
• 蛋白质在细胞环境中被特别检测到,其度在数百纳米分子范围内.

结论:

• 用DNP增强的MAS固态NMR可以达到检测细胞溶解体内纳米分子度的特定蛋白质所需的灵敏度.
• 保持与细胞组件的原生蛋白质固态度可能对参与特定相互作用的蛋白质至关重要.
• 这种方法为蛋白质在其原生细胞环境中的内源水平的结构研究开辟了道路.