蛋白质三级结构单元的运有多快?

蛋白质运动发生于多重时间与距离尺度上。蛋白质三级结构单元(即结构域)的大尺度运动尤为引人关注,因其对诸多酶的催化活性及蛋白质机器与马达的功能循环至关重要。理论估计表明结构域运动应非常快,发生于纳秒或微秒时间尺度。事实上,结构域运动的自由能垒可能涉及盐桥,而盐桥可在微秒内断裂。能直接探测快速时间尺度上结构域运动的实验方法直至近年才出现。本展望简要讨论其中若干技术,包括NMR与单分子荧光光谱。我们介绍几项展示超快结构域运动的近期研究,并探讨其潜在作用。尤为令人惊讶的是,在某些蛋白质机器中观测到比功能循环快得多的三级结构单元动力学。这些迅捷运动可逐例合理化。例如,多底物酶中的快速结构域闭合可用于优化底物相对取向。构象动力学与功能循环的时间尺度是否存在大幅错配是蛋白质中的普适设计原则,仍有待确定。