通过二维 HMQC NMR 评估超极化水对折叠与未折叠蛋白质位点特异性增强效应
化学物理
2020-04-28 v1 生物物理
摘要
超极化水可成为蛋白质 NMR 的有力辅助手段，其产生的酰胺基 1H 极化比热平衡对应值大数个数量级。合适的程序可利用这一点获得具有高分辨率和增强灵敏度的二维 1H-15N 相关谱。这些增强依赖于酰胺与水之间的交换速率，从而提供关于溶剂可及性的诊断信息。本研究将这种 HyperW 方法应用于四种具有一系列交换行为的蛋白质：PhoA4，一种 122 残基的未折叠片段；barstar，一种完全折叠的核糖核酸酶抑制剂；R17，一种在慢速互变下具有折叠与未折叠形式的 13.3 kDa 体系；以及 drkN SH3，一种折叠与未折叠形式快速互变且群体比例随温度变化的蛋白质结构域。对于 PhoA4，HyperW 灵敏度增强超过 300 倍，符合未折叠蛋白质序列的预期。完全折叠的 barstar 也表现出显著增强；然而这些增强并不均匀，且根据 CLEANEX 实验反映了溶剂暴露的残基。R17 显示出其未折叠形式 100 倍增强与较温和的折叠形式增强共存的预期叠加。出乎意料的是 drkN SH3 的行为：HyperW 增强了未折叠位点，但更确定地增强了折叠蛋白质位点。这些优先增强被反复且可重复地观察到；我们考虑了多种解释，包括水、未折叠与折叠态之间的三态交换磁化转移；来自超极化结构水与易交换侧链质子的交叉相关弛豫过程；以及某些折叠位点比其未折叠对应位点具有更快溶剂交换速率的可能性，以解释这些现象。
引用
@article{arxiv.2004.12813,
title = {Assessing site-specific enhancements imparted by hyperpolarized water in folded and unfolded proteins by 2D HMQC NMR},
author = {Or Szekely and Gregory Lars Olsen and Mihajlo Novakovic and Rina Rosenzweig and Lucio Frydman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.12813},
year = {2020}
}