《美國化學會志》報道固體NMR新方法探測蛋白質的界

在4月30號出版的《美國化學會志》(JACS, 2008, 130, 5798)上報道了中科院武漢物數所楊俊博士在美國University of Delaware 用固體NMR新方法研究蛋白質界面的研究工作。

一些生物大分子，如膜蛋白，蛋白質復合體，蛋白質纖維等，在生命過程中起著極為重要的作用，但是由于難于得到這些生物分子的單晶以及它們在溶液中的低溶解度， 用X-ray和液體NMR很難得到它們的結構。一個典型的例子是膜蛋白質。膜蛋白約占與人類基因編碼有關的蛋白質的30%，一些重要的生命活動如能量轉換、信息識別與傳遞、物質運送和分配都與膜蛋白密切相關。但是到目前為止，只有157種(總共約3萬種)膜蛋白的三維結構結構是已知的。對于這些“困難”的生物大分子，固體NMR被認為是最有前途的研究手段之一。自從2002年德國科學家首次用魔角旋轉NMR得到固體蛋白質的三維結構以來，這幾年這個領域飛速向前發展。隨著高磁場NMR儀器的使用，魔角旋轉NMR探頭技術的發展，固體蛋白質樣品制備技術的成熟和一批兩維到四維固體NMR脈沖序列的使用，魔角旋轉NMR研究蛋白質的能力大大提高，魔角旋轉NMR已經能夠對25-30 KDa的蛋白質進行NMR信號全歸屬和相應的結構和動力學研究。

在這個研究中，楊俊和University of Delaware 的同事Tatyana Polenova設計了一組新脈沖序列，他們用這組脈沖序列研究了用不同同位素標記的thioredoxin蛋白質組裝體的分子內和分子間的界面。首先他們用理論模擬和NMR實驗證實了固體NMR中的REDOR技術可以用來消除13C,15N全富集的蛋白質主鏈上的15N信號，實現了用一個蛋白質樣品同時進行NMR信號歸屬和蛋白質界面研究。借助于對遠程相互作用敏感的1H/13C REDOR和PAIN－CP技術, 他們設計了兩個脈沖序列，用不同核自旋對的相關性觀察到了蛋白質界面上空間相近的殘基對。另外，他們還設計了兩個脈沖序列對蛋白質另外一段的主鏈上的15N信號進行了歸屬。這組固體NMR的脈沖序列和相應的同位素標記方法將可以在更大的蛋白質復合體的界面研究中使用。