透明质酸-精氨酸增强相互作用源于具有改善的静电与侧链特异性的独特分子特征

透明质酸是质膜外的一种糖聚合物，是细胞外基质（extracellular matrix, ECM）支架的关键组分。透明质酸的长度与适度负电荷有助于 ECM 缠结与溶解性。这使其能有效营造凝胶状条件，对支持和保护多种组织中的细胞至关重要。作为多种蛋白的已知配体，理解其与各种氨基酸的相互作用有助于阐明其生物学功能。本研究采用 NMR 与分子动力学模拟（molecular dynamics, MD）探索透明质酸-蛋白相互作用的潜在通用分子机制。我们考察了短精氨酸、赖氨酸或甘氨酸寡肽与透明质酸多糖的结合，利用化学位移扰动（chemical shift perturbation, CSP）检测肽滴定时透明质酸 1H NMR 谱的变化。CSP 有助于识别具体结合区域，并揭示肽的相对相互作用强度。我们还使用核奥弗豪泽效应（nuclear Overhauser effect, NOE）测量来识别潜在稳定的透明质酸-肽复合物。然而，缺乏 NOE 信号并不支持强而定域复合物的形成。正的 CSP 信号与负的 NOE 相结合，表明一种无稳定复合物形成的动态结合模式，MD 进一步支持该模式。精氨酸作为带正电氨基酸，与带负电的透明质酸结合最强，而同样带正电的赖氨酸远居其后，凸显了静电与侧链特异性在这些相互作用中的重要性。透明质酸的羧基与酰胺基驱动其与肽的相互作用，并由氢键进一步稳定。我们的发现阐明了通常涉及精氨酸的透明质酸-蛋白相互作用模式，并凸显了精氨酸在蛋白识别透明质酸中的关键作用。