蛋白质上海设施BL19U2小角散射线站助力发展蛋白质动态学研究新技术新方法

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时间:2016-12-30  来源:文本大小:【 |  | 】  【打印

  “生命在于运动”是法国著名思想家伏尔泰提出的运动哲学格言。蛋白质作为生命组成的基本单元,其本身也是处于不断运动的动态过程中。作为生命活动的执行者,蛋白质只有通过运动才能执行特定的生物学功能,因此对蛋白质结构的动态变化的了解是洞悉其功能的关键。然而受到研究手段的制约,蛋白质动态学的研究远远落后于其结构研究。 

  近日,由中科院武汉物理与数学研究所唐淳研究员率领的生物大分子动态学研究团队发展了一种免标记的顺磁核磁技术,不仅能够在接近生理环境的溶液状态下对蛋白质的动态结构进行解析,还避免了传统的顺磁核磁技术需要对蛋白质本身进行修饰标记的限制。研究人员用这种发展的新方法准确捕获了不同大小、不同运动特性的蛋白质体系在溶液中的动态系综结构,并借助国家蛋白质科学研究(上海)设施BL19U2小角线站获得的高质量的小角X射线散射(以下简称SAXS)数据进行了验证。相关的研究成果于12月19日发表在Angew. Chem. Int. Ed (DOI: 10.1002/anie.201609830)。 

  溶液核磁共振和SAXS方法都能够在接近生理环境的溶液状态下对蛋白质进行解析,是研究蛋白质动态结构的理想方法。对于核磁共振而言,其获得的信息来自于蛋白质溶液动态结构对特定参数(如距离,角度,弛豫速率等)的系综平均。而对于SAXS来说,其获得的散射数据直接来源于动态结构中不同组分散射信号的系综平均。因此,两者可以相互补充,相互验证。在本研究中,通过顺磁核磁共振获得的蛋白质系综结构分布得到了SAXS数据的完美佐证。SAXS与核磁共振两者的整合研究也将在其他领域发挥越来越重要的作用。 

  该文的第一作者是研究团队的副研究员龚洲。这项工作得到了科技部、国家自然科学基金委,以及美国霍华德休斯医学研究所(HHMI)基金的支持。(蛋白质中心) 

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液顺磁弛豫增强研究蛋白质动态结构示意图 


单一结构不能满足实验的SAXS曲线,而通过溶液顺磁弛豫增强获得的系综结构可以很好地吻合实验曲线

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