《Nature丨泵浦激光对超快肌红蛋白结构动力学的影响》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-02-20
  • 2024年2月14日,马克斯·普朗克研究所等机构的研究人员在Nature在线发表了题为Influence of pump laser fluence on ultrafast myoglobin structural dynamics的文章。

    来自x射线自由电子激光器的高强度飞秒脉冲使研究光诱导反应中电子和核变化的泵浦探测实验成为可能。在从飞秒到毫秒的时间尺度上,对于各种生物系统,时间分辨系列飞秒晶体学(TR-SFX)已经为光诱导异构化、化学键断裂或形成以及电子转移提供了详细的结构数据。然而,迄今为止所有的超快TR-SFX研究都采用了如此高的泵浦激光能量,名义上每个发色团吸收了几个光子。由于多光子吸收可能会迫使蛋白质反应进入非生理途径,因此这种实验方法是否能够得出与生物学相关的单光子诱导反应的有效结论是非常值得关注的

    该研究描述了超快泵浦探针SFX实验对羧肌红蛋白的光解,表明不同的泵浦激光影响产生明显不同的结果。特别是,结构变化的动力学和观察到的Fe-CO键距离的重要机械相干振荡的指标(由最近的量子波包动力学预测被认为强烈依赖于泵浦激光能量,与量子化学分析一致。该研究结果证实了在线性光激发下进行超快TR-SFX泵浦探针实验的可行性和必要性。研究人员认为这是重新评估超快TR-SFX泵浦探针实验的设计和解释的起点,从而产生与机械相关的见解。

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    • 编译者:李康音
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    • 本文内容转载自“CNS推送BioMed”微信公众号。原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/7yHvn3XxL5sj8VyLZAHH6w 2023年11月1日,麻省大学和肯塔基大学的研究人员在Nature发表题为Cryo-EM structure of the human cardiac myosin filament的文章。 心脏的泵送是由运动蛋白肌凝蛋白的细丝驱动的,肌凝蛋白拉动肌动蛋白细丝产生心脏收缩。除了肌凝蛋白,这些纤维还含有心肌肌凝蛋白结合蛋白C (cMyBP-C)和肌凝蛋白(titin),前者在生理刺激下调节收缩性,后者作为纤维组装的支架。肌凝蛋白、cMyBP-C和titin都容易发生突变,从而导致心力衰竭。尽管心肌肌球蛋白细丝对生命至关重要,但其分子结构60年来一直是个谜。 该研究用冷冻电子显微镜解决了人类心脏丝的主要(含cmybp -c)区域的结构。重建揭示了titin和cMyBP-C的结构,并显示了肌球蛋白的运动结构域(头部)如何形成三种不同类型的基序(提供功能灵活性),它们彼此相互作用,并与titin和cMyBP-C相互作用,以决定丝结构和功能。肌凝蛋白尾部在纤维主干中的堆积也得到了解决。该结构提示cMyBP-C如何帮助产生心脏超放松状态;titin和cMyBP-C如何促进长度依赖性激活;以及肌球蛋白和cMyBP-C的突变如何干扰相互作用,从而导致疾病。重建解决了过去的不确定性,并整合了以前的心肌结构和功能数据。它为解释结构、生理和临床观察以及潜在治疗药物的设计提供了新的范式。
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    • 编译者:Zhao
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    • 在糕点、面包等产品的制作过程中,谷蛋白的功能通过在制作原料中加入氧化还原试剂来检测。通过添加还原剂和氧化剂,二者在面团的发酵过程中起着截然不同的作用,分别可以增加和减少面团的高度。在氧化剂中,大量的气泡可能会引起“堆叠”效应,产生更好的面团柔性。在焙烤过程中,如果不在原料中放入碘酸钾(KIO3),所有样品中的可提取蛋白质水平都将降至可比范围内。在原料中加入碘酸钾(KIO3)后,较低浓度水平的麦醇溶蛋白在掺入麸质聚合物中,面团层会逐渐易于滑动,导致面团塌陷。其中,造成这一现象最有可能的原因是,在焙烤过程中当人造黄油融化时,碘酸钾(KIO3)会引起谷蛋白的氧化,同时造成焙烤期间面团的二硫键供应不足,不足以形成各面团层。此外,氧化还原试剂的添加还会影响糕点产品的内部结构。