基於電子順磁共振方法的跨膜轉運蛋白三維結構

文章来源:Erron 时间:2018-12-27

  基於電子順磁共振方法的跨膜轉運蛋白三維結構解析研人如潮湧沉迷究獲進展

 

  近日,合肥物質科學研讨院強磁場科學中心-中國科學技術大學雙聘教授田長麟、中國科學技術大學教授張志勇及美國國傢強磁場中心教授Likai Song紧密协作,針對細菌氰根離子(CN-)解毒及跨膜轉運重要蛋白硫氰酸酶YgaP,通過系統構建位點特異性電子自旋標記(簡稱SDSL),應用電子順磁共振(簡稱EPR),特別是脈沖雙電子偶極耦合(簡稱DEER)办法,初次胜利解析瞭YgaP的全長三維結構,並通過EPR動態特性、順磁增強分子易趨性剖析、距離測量等剖析办法研讨瞭YgaP蛋白跨膜轉運酶催化產物硫氰根離子(SCN-)的分子機制。該研讨结果以Structure of an E這為物流協會與西華大學在大件物盛行業人才培訓,奠基瞭優良的根底,同時也開啟瞭國際開設大件物流專業課程的大門. coli integral membrane sulfurtransferase and its structural transition upon SCN−binding defined by EPR-based hybrid method 為題繼2016年8月成為全國首個統調負荷破億的省份後,廣東省又成為全國首個用電量打破6000億千瓦時的省份在線發表在《科學報告》雜志上(Sci. Rep. 6, 20025; doi: 10.1038/srep20025 (2016))。

  膜蛋白三維結構剖析不断以來都是結構生物學、細胞等生命活動重要分子機制研讨的前沿科學問題。当前其次要研讨办法有X射線晶體衍射、核磁共振和冷凍電鏡。這些办法有各自獨特的優勢,但也有其應用的局限性 。近年來隨著電子順磁共振办法,特別是脈沖電子自旋共振办法的飛速發展,該办法越來越廣泛應用於研讨膜蛋白,特別是真核膜蛋白的在差别功用狀態下的構象變化、動態特性及分子機制剖析。EPR办法在膜蛋白研讨中擁有獨特的優勢,包括比核磁共振高近三個數量級的靈敏度;對膜蛋白分子量大小無限制;獲得蛋白動力學信息;能檢測8埃到80埃的長程距離信息;能開展磷脂等類生理環境中的膜蛋白研讨等。

  該任务中,研讨人員首先运用連續波(Continuous wave, CW)EPR办法(包括譜線剖析、功率飽和等办法)獲得YgaP蛋白跨膜結構域的動力學和易趨性信息,從而失掉YgaP跨膜結構域的二級結構特征;通過基於CW-EPR和脈沖DEER距離測量办法失掉二體全長YgaP蛋白中單體內或單體間的距離約束信息;結合剛體(rigid-body)計算办法最終失掉YgaP蛋白的三維結構。研讨人員還應用EPR办法剖析瞭YgaP蛋白與酶催化產物SCN-結合前後的動態特性和構象變化,結果标明YgaP蛋白第二跨膜螺旋(TMH2)在結合底物SCN-後運動性下降,TMH2間的距離變小。該研讨為國際上初次報道綜合應用連續波、脈沖EPR及剛體計算办法的膜蛋白de novo結構解析和動態構象剖析,並將為其余真核膜蛋白的結構研讨提供一條新的途徑。

  該項研讨獲得合肥穩態強磁場實驗裝置電子自旋共振設備、美國國傢強磁場實驗室電子自旋共振設施部的設備撑腰,在中國科技部國傢重點科學研讨基金、國傢自然科學基金、中科院合肥大科學中心等項目撑腰下完成。

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系統構建位點特異電子自旋標記及電子順磁共振办法獲得膜蛋白三維結構