摇晃、震动和颤抖蛋白质功能的核心

约翰霍普金斯医学科学家们报告他们已经探测蛋白质的原子结构增加的证据表明,摇摆不定,震动和颤抖的蛋白质的能力发挥重要作用的功能。研究的发现可以帮助科学家们设计新的药物,可以修改或破坏蛋白质的复杂的“舞蹈”来改变他们的功能。

研究人员的实验结果将在7月15日出版的出版科学的进步。

蛋白质是有机化合物与DNA中发现的蓝图,并作为生物学的“商业目的”,组织的结构组件,以及酶,它协调细胞内的化学变化。

虽然早就知道,蛋白质摆动和移动,科学家们争论这一“跳舞”行为的意义,说多米尼克•Frueh博士,生物物理学和生物物理化学副教授约翰霍普金斯大学医学院的。“蛋白质在正确的时间与正确的合作伙伴——从本质上说,他们如何沟通,了解它们的功能非常重要,”他说,“我们发现蛋白质摆动这个沟通是至关重要的。”

为了进一步了解,Frueh的小组研究了摆动动作HMWP2蛋白质,一种叫做nonribosomal肽合成酶的酶。这些酶是由几个域名,或不同的地区,像装配线共同努力,使复杂的天然产物从小型的化学物质。

这些自然产品经常有药品的属性,如杆菌肽,在局部抗生素软膏。HMWP2而言,其产品是yersiniabactin,食细菌的铁分子的分子,包括大肠杆菌、尿路感染、鼠疫杆菌、鼠疫细菌引起。

Frueh说,了解蛋白质域一起工作可以使科学家能够修改域使他们产生新的化学物质。

一般来说,研究小组发现的广泛摆动HMWP2酶从而启动过程中的一个域,使域与几个合作伙伴域。

确定蛋白质运动的重要性,科学家跟踪HMWP2的域的运动到每个原子分子中使用核磁共振(NMR)谱,一个装置,利用强大的磁场内探针的分子环境核原子的中心。

虽然核磁共振常被用来确定小的蛋白质结构,跟踪设备的动作在大型蛋白质是很困难的。克服这一挑战,Frueh的团队,包括核磁共振科学家Subrata Mishra,博士研究生Kenneth Marincin和博士后Aswani Kancherla,博士,用氮15和碳13 -天然形式的氮和碳国旗HMWP2酶的两个域和跟踪运动的变化一个域第二个域修改时,如发生在酶使其自然的产品。

“我们发现,这两个领域只会绑定到另一个第二域被修改,这意味着他们只会根据需要进行制造产品,避免浪费时间在一起当第二个域是不修改,“Frueh说。“不知何故,第一个域能当第二个域被修改,我们试图探讨运动是否这个识别过程中扮演了一个角色。”

他们还发现在整个域运动变化与carbon-13c标记,它不仅在结合第二个域还在其次,远程绑定网站所使用的第三个域。

在原子层面上,Frueh说HMWP2上这两个网站可以被认为是“远”——大约一米的40/1000000000。以及它们是如何交互的,尽管他们的距离,尤其有趣的科学家。

表明运动促进与远程站点的交互和第二传感领域修改,科学家转基因HMWP2蛋白质的突变发生在一个远离两个站点的位置域科学家们发现。因此,突变没有直接屏蔽的网站与其他领域的能力。

“我们发现,蛋白质域结构稳定,但它的所有运动受阻,“Frueh说。突变蛋白的缺乏运动损伤结合其他领域的能力,即使他们修改,据研究人员介绍,证明蛋白质内的运动领域合作是必要的。

Frueh指出,详细了解蛋白质的运动科学家可以利用设计新的药物,不要目标蛋白质的天然活性部位,而是停止其运动灭活。这种方法可以提供更多的回旋余地来设计药物较少不必要的副作用,他说。

参考:Mishra SH、Kancherla AK Marincin KA, et al。全球蛋白质动态通信传感器在肽合成酶域。Sci副词。2022;8 (28):eabn6549。doi:10.1126 / sciadv.abn6549

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