《青岛能源所在蛋白质盐桥形成机制研究中取得重要进展》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2017-05-31
  • 在蛋白质中,盐桥影响蛋白质的功能及理化性质,如酶的催化、蛋白质 - 蛋白质相互作用、蛋白质 -DNA/RNA相互作用、分子识别等,但是盐桥形成机制目前还不清楚。青岛能源所仿真模拟团队利用该团队优化的 pH滴定方法,测量了 GB3中 4 对盐桥在不同温度条件下盐桥的强度,并阐明了盐桥形成的机制。研究发现,蛋白质盐桥会随着温度的升高而增强,通过范德霍夫方程( - 2.303Dp K a = DH /R T -DS /R)拟合得到 D H 和 D S , D H> 0 和 D S> 0,表明熵驱动了盐桥的形成,而焓变不利于盐桥的形成。随后,研究人员采用分子动力学模拟方法计算了盐桥自由能随温度的变化,结果和实验结论一致。计算研究表明,去溶剂化熵对盐桥的形成起到了主导作用,即盐桥的形成导致了原本围绕在离子周围的水分子被释放,从而增加了溶剂的熵值。

相关报告
  • 《青岛能源所在蛋白质五级相互作用研究取得重要进展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2017-03-14
    • 蛋白质的结构层次通常被分为一到四级。但是在细胞拥挤环境下,胞内其它大分子和目标蛋白质形成瞬态复合物,也被称为蛋白质“五级结构”,而导致五级结构形成的作用力被称为五级作用力( quinary interaction )。但是关于该作用力的研究难度大,相关报道很少。青岛能源所仿真模拟团队利用该团队发展的核磁共振 - 远程化学位移扰动方法( chemical shift perturbations , CSPs )(图 1 )( J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 12816 ),研究了蛋白质在细胞裂解液环境下的五级作用力。   研究发现,目标蛋白质和细胞裂解液中的大分子之间的五级作用削弱了蛋白质带电残基产生的电场(图 2 ) , 但并不改变蛋白质的主链结构。进一步的研究表明,电场的削弱和侧链电荷的位置以及符号(正 / 负)有一定的关联。该结果暗示,五级作用力的存在可能会改变蛋白质在细胞内的功能,即从试管里获得...
  • 《青岛能源所研究人员阐明细胞内蛋白质折叠和解折叠动态性机制》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2019-07-22
    •    蛋白质发挥功能的“原位”环境是细胞,因此在细胞内开展蛋白质的结构和动力学研究对蛋白质功能的解析至关重要。细胞内大分子的浓度可以达到300-450g/L,拥挤的细胞环境可能会影响蛋白质的折叠,进而影响其功能。但是细胞环境如何影响蛋白质折叠过程目前并不很清晰。   近日,青岛能源所姚礼山研究员带领的蛋白质设计研究组在细胞内蛋白质折叠研究方面取得新进展。该研究以IgG结合蛋白质GB3的两个突变体MutX 和 MutY(图1)为研究体系,采用核磁共振技术,对其在细胞内的折叠态与解折叠态之间的构象交换进行了表征。结果表明蛋白在细胞内和缓冲溶液中的折叠和解折叠的动力学过程有较大差异(图1),折叠态、解折叠态和过渡态的相对自由能受到了细胞环境的影响(图2)。进一步研究表明,这一影响主要来自于细胞内的五级作用力,但这种作用力不足以改变蛋白质的折叠态和解折叠态的构象。该研究结果也表明离体条件下的蛋白质功能研究需要在细胞环境中进行独立验证。相关研究已发表于Journal of the American Chemical Society杂志上(JACS 2019, DOI: 10.1021/jacs.9b04435)。   以上研究由蛋白质设计研究组姚礼山研究员主持完成,获得国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、山东省自然科学基金和山东省泰山学者项目的支持。(文/图 宋乡飞 陈景飞 姚礼山)