在整个蛋白质折叠景观中,奥斯莫利特的结构和热力学效应
Ander Francisco Pereira1, Leandro Martínez1
1Institute of Chemistry and Center for Computing in Engineering & Science, Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), 13083-861 Campinas, São Paulo, Brazil.
这项研究揭示了尿素和三甲基胺N氧化物 (TMAO) 在折叠和展开过程中如何与蛋白质相互作用. 偏好性相互作用与表面积变化相关,影响蛋白质稳定性和变性途径.
科学领域:
- 生物化学和分子生物物理学
- 计算化学计算化学
- 蛋白质动力学 蛋白质动力学
背景情况:
- 了解蛋白质折叠和尿素和TMAO等溶体的作用对于分子生物学至关重要.
- 辅溶剂和蛋白质构成变化的相互作用影响了蛋白质的稳定性和功能.
- 之前的研究已经探讨了奥斯莫利特效应,但在完整的折叠景观中缺乏全面的观点.
研究的目的:
- 在两个模型蛋白质的整个折叠景观中描述尿素和TMAO优先相互作用的结构和热力学:SRC同质性3 (SH3) 域和蛋白质A (BdpA) 的B域.
- 研究这些相互作用如何与蛋白质变化过程中的表面积变化相关.
- 阐明骨干,侧链和个人残留物对溶解机制的具体贡献.
主要方法:
- 利用一种新的计算管道,将粗粒度和原子模拟相结合,在完整的折叠景观中建模溶解结构.
- 应用了最小距离分布函数和柯克伍德-巴夫溶解理论来进行详细的溶解分析.
- 计算了残留物对分配功能和转移自由能量的具体贡献.
主要成果:
- 对于SH3和BdpA蛋白质,优选相互作用和变质状态的表面积之间发现了很高的相关性.
- 尿素破坏了BdpA的部分变质状态的稳定,调节了它的展开路径,而SH3变质持续增加了表面积.
- 与尿素和TMAO的键在变质后减弱,而非特异性相互作用在未折叠的结构中得到加强;尿素-脊柱和非极性-溶剂相互作用是关键的溶解机制.
- 同溶剂对转移自由能量的影响与实验数据 (在1kcalmol-1以内) 非常相匹配.
结论:
- 与尿素和TMAO的优先相互作用与蛋白质变质化过程中暴露的表面积密切相关.
- 蛋白质的展开路径可以通过辅溶剂显著调节,这取决于蛋白质的特定折叠景观.
- 开发的计算方法为研究具有较大构造变化的复杂分子系统中的溶解提供了强大的框架.
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