stringtranslate.com

Конформационные изменения

Конформационные изменения могут вызвать движение белкового комплекса . Кинезин, идущий по микротрубочкам , представляет собой молекулярно -биологическую машину , использующую динамику белковых доменов на наномасштабах.

В биохимии конформационное изменение — это изменение формы макромолекулы , часто вызываемое факторами окружающей среды.

Макромолекула обычно гибкая и динамичная. Его форма может меняться в ответ на изменения окружающей среды или других факторов; каждая возможная форма называется конформацией, а переход между ними — конформационным изменением . Факторы , которые могут вызвать такие изменения, включают температуру, pH , напряжение , свет в хромофоре , концентрацию ионов , фосфорилирование или связывание лиганда . Переходы между этими состояниями происходят в различных масштабах длины (десятые доли Å до нм) и временных масштабах (от нс до с) и связаны с функционально значимыми явлениями, такими как аллостерическая передача сигналов [1] и ферментативный катализ . [2]

Лабораторный анализ

Многие биофизические методы, такие как кристаллография , ЯМР , электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) с использованием методов спиновых меток , круговой дихроизм (CD) , водородный обмен и FRET , могут быть использованы для изучения конформационных изменений макромолекул. Двухполяризационная интерферометрия — это настольный метод, способный предоставить информацию о конформационных изменениях в биомолекулах. [3]

Специальный нелинейно-оптический метод, называемый генерацией второй гармоники (ГВГ), недавно был применен для изучения конформационных изменений белков. [4] В этом методе зонд, активный во второй гармонике, помещается в участок белка, который подвергается движению в результате мутагенеза или неспецифического прикрепления, и белок адсорбируется или специфически иммобилизуется на поверхности. Изменение конформации белка приводит к изменению чистой ориентации красителя относительно плоскости поверхности и, следовательно, интенсивности луча второй гармоники. В образце белка с четко определенной ориентацией угол наклона зонда можно определить количественно в реальном пространстве и в реальном времени. В качестве зондов также можно использовать неприродные аминокислоты, активные во второй гармонике. [ нужна цитата ]

Другой метод использует электропереключаемые биоповерхности , где белки помещаются поверх коротких молекул ДНК, которые затем протаскиваются через буферный раствор с помощью приложения переменных электрических потенциалов. Измеряя их скорость, которая в конечном итоге зависит от их гидродинамического трения, можно визуализировать конформационные изменения. [ нужна цитата ]

«Наноантенны», сделанные из ДНК – новый тип наноразмерной оптической антенны – могут быть прикреплены к белкам и генерировать сигнал посредством флуоресценции об их определенных конформационных изменениях. [5] [6]

Компьютерный анализ

Рентгеновская кристаллография может предоставить информацию об изменениях конформации на атомном уровне, но стоимость и сложность таких экспериментов делают вычислительные методы привлекательной альтернативой. [7] Анализ нормального режима с использованием моделей упругих сетей, таких как модель сети Гаусса , может использоваться для исследования траекторий молекулярной динамики , а также известных структур. [8] [9] ProDy — популярный инструмент для такого анализа. [10]

Примеры

Конформационные изменения важны для:

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Бу З, Callaway DJ (2011). «Белки движутся! Динамика белков и дальняя аллостерия в передаче сигналов в клетках». Структура белка и болезни . Том. 83. стр. 163–221. дои : 10.1016/B978-0-12-381262-9.00005-7. ISBN 9780123812629. ПМИД  21570668. {{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь )
  2. ^ Фрейзер Дж.С., Кларксон М.В., Дегнан СК, Эрион Р., Керн Д., Альбер Т. (декабрь 2009 г.). «Скрытые альтернативные структуры пролин-изомеразы, необходимые для катализа». Природа . 462 (7273): 669–73. Бибкод : 2009Natur.462..669F. дои : 10.1038/nature08615. ПМЦ 2805857 . ПМИД  19956261. 
  3. ^ Фриман, штат Нью-Джерси, Пил Л.Л., Суонн М.Дж., Кросс Г.Х., Ривз А., Брэнд С., Лу-младший (19 июня 2004 г.). «Исследование адсорбции и структуры белка на границе раздела твердое тело и жидкость с высоким разрешением в режиме реального времени с использованием интерферометрии двойной поляризации». Физический журнал: конденсированное вещество . 16 (26): С2493–С2496. Бибкод : 2004JPCM...16S2493F. дои : 10.1088/0953-8984/16/26/023. ISSN  0953-8984. S2CID  250737643.
  4. ^ Салафски Дж.С., Коэн Б. (ноябрь 2008 г.). «Природная аминокислота, активная во второй гармонике, как структурный зонд биомолекул на поверхностях». Журнал физической химии Б. 112 (47): 15103–7. дои : 10.1021/jp803703m. ПМИД  18928314.
  5. ^ «Химики используют ДНК, чтобы построить самую крошечную антенну в мире» . Университет Монреаля . Проверено 19 января 2022 г.
  6. ^ Харрун, Скотт Г.; Лозон, Доминик; Эберт, Максимилиан CCJC; Дерозье, Арно; Ван, Сяомэн; Валле-Белиль, Алексис (январь 2022 г.). «Мониторинг конформационных изменений белков с помощью флуоресцентных наноантенн». Природные методы . 19 (1): 71–80. дои : 10.1038/s41592-021-01355-5 . ISSN  1548-7105. PMID  34969985. S2CID  245593311.
  7. ^ Ким Ю, Бигелоу Л, Боровилос М, Дементьева И, Дагган Э, Эшенфельдт В и др. (01.01.2008). «Глава 3. Высокопроизводительная очистка белков для рентгеновской кристаллографии и ЯМР». Достижения в области химии белков и структурной биологии . 75 : 85–105. дои : 10.1016/S0065-3233(07)75003-9. ПМЦ 3366499 . ПМИД  20731990. 
  8. ↑ Тан ЧЮ, Канеко К. (февраль 2020 г.). «Дальняя корреляция в динамике белков: подтверждение структурными данными и анализом нормального режима». PLOS Вычислительная биология . 16 (2): e1007670. Бибкод : 2020PLSCB..16E7670T. дои : 10.1371/journal.pcbi.1007670 . ПМК 7043781 . ПМИД  32053592. 
  9. ^ Чжэн В., Дониак С. (ноябрь 2003 г.). «Сравнительное исследование движений моторных белков с использованием простой модели эластичной сети». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 100 (23): 13253–8. Бибкод : 2003PNAS..10013253Z. дои : 10.1073/pnas.2235686100 . ПМЦ 263771 . ПМИД  14585932. 
  10. ^ Бакан А., Мейрелеш Л.М., Бахар I (июнь 2011 г.). «ProDy: динамика белков, выведенная из теории и экспериментов». Биоинформатика . 27 (11): 1575–7. doi : 10.1093/биоинформатика/btr168. ПМК 3102222 . ПМИД  21471012. 
  11. ^ Понте-Сукре А, изд. (2009). ABC-транспортеры в микроорганизмах . Кайстер Академик. ISBN 978-1-904455-49-3.
  12. ^ Камерлин СК, Варшел А (май 2010 г.). «На заре 21 века: является ли динамика недостающим звеном для понимания ферментативного катализа?». Белки . 78 (6): 1339–75. дои : 10.1002/prot.22654. ПМЦ 2841229 . ПМИД  20099310. 
  13. ^ Говард Дж (2001). Механика моторных белков и цитоскелета (1-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. ISBN 9780878933334.
  14. ↑ Callaway DJ, Мацуи Т, Вайс Т, Стингачиу ЛР, Стэнли CB, Хеллер ВТ, Бу З (апрель 2017 г.). «Управляемая активация наномасштабной динамики в неупорядоченном белке изменяет кинетику связывания». Журнал молекулярной биологии . 429 (7): 987–998. дои : 10.1016/j.jmb.2017.03.003. ПМК 5399307 . ПМИД  28285124. 
  15. ^ Хилле Б (2001) [1984]. Ионные каналы возбудимых мембран (3-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates, Inc., с. 5. ISBN 978-0-87893-321-1.
  16. ^ Николл И.Д., Мацуи Т., Вайс Т.М., Стэнли CB, Хеллер В.Т., Мартель А. и др. (август 2018 г.). «Структура α-катенина и наномасштабная динамика в растворе и в комплексе с F-актином». Биофизический журнал . 115 (4): 642–654. Бибкод : 2018BpJ...115..642N. дои : 10.1016/j.bpj.2018.07.005. hdl : 2436/621755. ПМК 6104293 . ПМИД  30037495. 
  17. ^ Дональд В. (2011). Биохимия . Воэт, Джудит Г. (4-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons. ISBN 9780470570951. ОСЛК  690489261.
  18. ↑ Страницы биологии Кимбалла. Архивировано 25 января 2009 г. в Wayback Machine , Клеточные мембраны.
  19. ^ Синглтон П (1999). Бактерии в биологии, биотехнологии и медицине (5-е изд.). Нью-Йорк: Уайли. ISBN 978-0-471-98880-9.

Внешние ссылки