【摘要】 我们通过研究一个模型系统来测试电荷重组对PPA动力学的影响。

蛋白质的结构与功能之间存在着一种确定的关系，这种关系得到了多种实验和理论工具的支持。结构-功能范式的一个重要原则是变构效应，即通过在远离活性位点的位置结合小分子或另一个蛋白质来调节蛋白质的功能。经典的变构机制涉及蛋白质构象变化，最近已经表明，构象动力学的变化也可能导致变构效应。蛋白质-蛋白质相互作用(PPA)普遍存在于生命系统中，并经常受到变构调节。长期以来人们已经知道，PPA可能涉及位于相互作用位点的带电基团之间的静电相互作用，并且可能以乘法的方式改变扩散受限的缔合速率。PPA的理论分析往往考虑蛋白质表面电荷的静态分布，这与带电氨基酸残基的位置有关。在这项工作中，发现静电效应可以是非局域的，并且可以通过蛋白质在远离其反应位点的位点抽取电荷并在其整个结构中重新分配这些电荷的能力来控制。这导致了一种新的变构机制，电荷重组变体，它必须伴随着蛋白质与另一物种相互作用或暴露于生物环境中的电场的任何情况。

我们通过研究一个模型系统来测试电荷重组对PPA动力学的影响。抗体通过接头连接到作为电荷源的金属表面上。抗体识别附着在另一种蛋白质上的多组氨酸标签(His-tag)，即抗原(来自嗜热栖热菌的ClpB)。通过控制抗体与表面之间的电荷流，我们可以调节抗原(His标记的ClpB)的结合速率，该结合发生在远离抗体吸附位点的位置。我们测试，这里观察到的效果确实是由于电荷流动(而不是纯粹的结构)控制电荷运动使用一个虚拟的“阀门”。这种特殊的“阀门”是基于手性诱导自旋选择性(CISS)效应，涉及由于电子自旋引起的电荷流过手性分子(蛋白质)的能力。通过改变衬底的磁偶极子的方向，我们可以启用或禁用电荷注入。为了证明CISS效应与本研究中使用的抗His抗体一起起作用，我们在Hall装置上吸附了蛋白质。施加外部电场后，我们观察到一个霍尔电压，表明自旋选择性电荷流。这使我们能够明确地证明，缔合动力学的调节起源于蛋白质内的重组电荷，这是一种新的变构机制。

  • Koyel Banerjee-Ghosh, Shirsendu Ghosh, Hisham Mazal, Inbal Riven, Gilad Haran, and Ron Naaman, Journal of the American Chemical Society2020 142 (48), 20456-20462, DOI: 10.1021/jacs.0c10105

 

科学指南针是互联网+科技服务平台,500多家检测机构,提供近5万种设备和服务项目,涵盖生物医药、智能硬件、化学化工等多个领域,由专业人员1对1跟踪服务,保证检测质量与效率。