В биохимии , А конформационное изменение происходит изменение в форме макромолекулы , часто бывают вызваны факторами окружающей среды.
Макромолекула обычно гибкая и динамичная. Он может изменять свою форму в ответ на изменения в окружающей среде или других факторах; каждая возможная форма называется конформацией, а переход между ними - конформационным изменением . Факторы , которые могут вызвать такие изменения включают температуру, рН , напряжение , свет в хромофорах , ионную концентрацию, фосфорилирование , или связывание лиганда . Переходы между этими состояниями происходят в различных масштабах длины (от десятых Å до нм) и временных масштабах (от нс до с) и были связаны с функционально значимыми явлениями, такими как аллостерическая передача сигналов [1]и ферментативный катализ. [2]
Лабораторный анализ [ править ]
Многие биофизические методы, такие как кристаллография , ЯМР , электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) с использованием методов спиновой метки , круговой дихроизм (CD) , водородный обмен и FRET, могут быть использованы для изучения макромолекулярных конформационных изменений. Интерферометрия с двойной поляризацией - это настольный метод, позволяющий измерять конформационные изменения биомолекул в реальном времени с очень высоким разрешением. [ необходима цитата ]
Особый нелинейно-оптический метод, называемый генерацией второй гармоники (ГВГ), недавно был применен для изучения конформационных изменений в белках. [3] В этом методе зонд, активный по второй гармонике, помещается в сайт, который претерпевает движение в белке за счет мутагенеза или неспецифического связывания, и белок адсорбируется или специфически иммобилизуется на поверхности. Изменение конформации белка вызывает изменение общей 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. Неестественные аминокислоты, активные во второй гармонике, также можно использовать в качестве зондов. [ необходима цитата]
Другой метод заключается в применении электро-переключаемых биоповерхностей, где белки размещаются поверх коротких молекул ДНК, которые затем протягиваются через буферный раствор путем приложения переменных электрических потенциалов. Измеряя их скорость, которая в конечном итоге зависит от их гидродинамического трения, можно визуализировать конформационные изменения.
Примеры [ править ]
Конформационные изменения важны для:
- Автовозы ABC [4]
- катализ [5]
- клеточная локомоции и моторные белки [6]
- образование белковых комплексов [7]
- ионные каналы [8]
- механорецепторы и механотрансдукция [9]
- регулирующая деятельность [10]
- транспорт метаболитов через клеточные мембраны [11] [12]
См. Также [ править ]
- База данных конформационного разнообразия белков
- Белковая динамика
- База данных макромолекулярных движений (molmovdb)
Внешние ссылки [ править ]
- Фрауэнфельдер, Х. Нью рассматривает движение белков в Nature 338, 623 - 624 (20 апреля 1989 г.) .
- Зондирование с помощью электро-переключаемых биоповерхностей
Ссылки [ править ]
- ↑ Bu Z, Callaway DJ (2011). Белки двигаются! Белковая динамика и дальняя аллостерия в передаче сигналов в клетке . Достижения в химии белков и структурной биологии . 83 . С. 163–221. DOI : 10.1016 / B978-0-12-381262-9.00005-7 . ISBN 9780123812629. PMID 21570668 .
- ↑ Fraser JS, Clarkson MW, Degnan SC, Erion R, Kern D, Alber T (декабрь 2009 г.). «Скрытые альтернативные структуры пролин-изомеразы, необходимые для катализа» . Природа . 462 (7273): 669–673. Bibcode : 2009Natur.462..669F . DOI : 10,1038 / природа08615 . PMC 2805857 . PMID 19956261 .
- ^ Салафски, Джошуа С .; Коэн, Брюс (2008). «Неестественная аминокислота, активная второй гармоникой как структурный зонд биомолекул на поверхности». Журнал физической химии . 112 (47): 15103–15107. DOI : 10.1021 / jp803703m . PMID 18928314 .
- ^ Понте-Сукре A, изд. (2009). ABC-переносчики в микроорганизмах . Caister Academic. ISBN 978-1-904455-49-3.
- ^ Kamerlin SC, Warshel A (май 2010). «На заре 21 века: является ли динамика недостающим звеном для понимания ферментного катализа?» . Белки . 78 (6): 1339–75. DOI : 10.1002 / prot.22654 . PMC 2841229 . PMID 20099310 .
- ^ Ховард, Джонатан (2001). Механика моторных белков и цитоскелета (1-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. ISBN 9780878933334.
- ^ Callaway ди - джей, Мацуи Т, Т Вайс, Stingaciu Л.Р., Стенли CB, Геллер WT, Бу - Z (апрель 2017 г.). «Управляемая активация наноразмерной динамики в неупорядоченном белке изменяет кинетику связывания» . Журнал молекулярной биологии . 429 (7): 987–998. DOI : 10.1016 / j.jmb.2017.03.003 . PMC 5399307 . PMID 28285124 .
- Перейти ↑ Hille B (2001) [1984]. Ионные каналы возбудимых мембран (3-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates, Inc. стр. 5. ISBN 978-0-87893-321-1.
- ^ Nicholl ID, Мацуи Т, ТМ Вайс, Стенли CB, Геллер WT, Мартель А, Фараго В, Callaway ди - джей, Бу - Z (21 августа 2018). «Структура альфа-катенина и наноразмерная динамика в растворе и в комплексе с F-актином» . Биофизический журнал . 115 (4): 642–654. DOI : 10.1016 / j.bpj.2018.07.005 . hdl : 2436/621755 . PMC 6104293 . PMID 30037495 .
- ^ Дональд, Воет (2011). Биохимия . Воет, Джудит Г. (4-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Джон Уайли и сыновья. ISBN 9780470570951. OCLC 690489261 .
- ^ Биология страница Кимбаллы Заархивированные 2009-01-25 в самых Вайбаке машины , клеточных мембранах
- Перейти ↑ Singleton P (1999). Бактерии в биологии, биотехнологии и медицине (5-е изд.). Нью-Йорк: Вили. ISBN 978-0-471-98880-9.
