Konformációs változás

A biokémiában a konformációs változás  egy makromolekula alakjának megváltozása , amelyet gyakran környezeti tényezők okoznak.

A makromolekula általában rugalmas és dinamikus. Alakja megváltozhat a környezet változásai vagy más tényezők hatására; minden lehetséges alakzatot konformációnak, a köztük lévő átmenetet pedig konformációs változásnak nevezzük . Az ilyen változásokat előidéző ​​tényezők közé tartozik a hőmérséklet, a pH , a feszültség , a fény a kromoforokban , az ionkoncentráció , a foszforiláció vagy a ligandumkötés . Az ezen állapotok közötti átmenetek különböző hosszúságú skálákon (Å tizedrészétől nm-ig) és időben (ns-től s-ig) történnek, és olyan funkcionálisan jelentős jelenségekhez kapcsolódnak, mint az alloszterikus jelátvitel [1] és az enzimatikus katalízis [2] .

Laboratóriumi elemzés

Számos biofizikai technika, mint például a krisztallográfia , az NMR , az elektronparamágneses rezonancia (EPR) spin-címkézési technikák alkalmazásával , a cirkuláris dikroizmus (CD) , a hidrogéncsere és a FRET , felhasználható a makromolekulák konformációs változásainak tanulmányozására. A kettős polarizációs interferometria  egy olyan laboratóriumi technika, amely képes információt szolgáltatni a biomolekulák konformációs változásairól [3] .

A közelmúltban egy speciális nemlineáris optikai módszert, az úgynevezett második harmonikus generációt (SHG) [4] alkalmazták a fehérjék konformációs változásainak tanulmányozására . Ennél a módszernél egy második harmonikus aktív próbát helyeznek el egy olyan helyre, amely a fehérjében mutagenezis vagy nem specifikus kapcsolódás útján mozgáson megy keresztül, és a fehérje adszorbeálódik vagy specifikusan immobilizálódik a felületen. A fehérje konformációjának változása a festék nettó orientációjának megváltozásához vezet a felületi síkhoz képest, és ennek következtében a második harmonikus nyaláb intenzitásának megváltozásához vezet. Egy jól meghatározott orientációjú fehérjemintában a szonda dőlésszöge valós térben és valós időben számszerűsíthető. Második harmonikus aktivitású, nem természetes aminosavak is használhatók próbaként. 

Egy másik módszer elektromosan kapcsolható biofelületeket használ , ahol a fehérjéket rövid DNS-molekulák tetejére helyezik, amelyeket azután váltakozó elektromos potenciál segítségével egy pufferoldaton áthúznak. Sebességük mérésével, amely végső soron hidrodinamikai súrlódásuktól függ, konformációs változásokat lehet megjeleníteni. 

A DNS-ből készült "nanoantennák"  - egy új típusú nanoméretű optikai antenna  - fehérjékhez kapcsolhatók, és fluoreszcenciával jelet generálnak azok eltérő konformációs változásairól [5] [6] .

Számítógépes elemzés

A röntgenkrisztallográfia információt szolgáltathat az atomi szintű konformációs változásokról, de az ilyen kísérletek költsége és összetettsége vonzó alternatívává teszi a számítási módszereket [7] . Normál módusú analízis rugalmas hálózati modellekkel, mint például a Gauss-hálózati modell , felhasználható molekuladinamikai trajektóriák , valamint ismert struktúrák vizsgálatára [8] [9] . A ProDy népszerű eszköz az ilyen elemzésekhez [10] .

Példák

A konformációs változások a következő folyamatokhoz fontosak:

Lásd még

Linkek

Jegyzetek

  1. ↑ A fehérje szerkezete és betegségei. — Vol. 83.—P. 163–221. — ISBN 9780123812629 . - doi : 10.1016/B978-0-12-381262-9.00005-7 .
  2. ↑ „A katalízishez nélkülözhetetlen prolin-izomeráz rejtett alternatív szerkezetei”. természet . 462 (7273): 669-73. 2009. december Bibcode : 2009Natur.462..669F . DOI : 10.1038/nature08615 . PMID  19956261 .
  3. ↑ "Valós idejű, nagy felbontású fehérjék adszorpciós és szerkezeti vizsgálata a szilárd-folyadék határfelületen kettős polarizációs interferometria segítségével" . Journal of Physics: Condensed Matter . 16 (26): S2493-S2496. 2004-06-19. Bibcode : 2004JPCM...16S2493F . DOI : 10.1088/0953-8984/16/26/023 . ISSN  0953-8984 .
  4. ↑ "A második harmonikus-aktív természetellenes aminosavak, mint a felületeken lévő biomolekulák szerkezeti próbája". The Journal of Physical Chemistry B . 112 (47): 15103-7. 2008. november. doi : 10.1021/ jp803703m . PMID 18928314 . 
  5. ↑ A vegyészek DNS-t használnak a világ legapróbb antennájának megépítéséhez  , a Montreali Egyetemen . Letöltve: 2022. január 19.
  6. ↑ Harroun, Scott G. (2022. január). „A fehérje konformációs változásainak nyomon követése fluoreszcens nanoantennákkal”. Természeti módszerek _ ]. 19 (1): 71-80. DOI : 10.1038/s41592-021-01355-5 . ISSN  1548-7105 . PMID  34969985 .
  7. ↑ "3. fejezet. Nagy áteresztőképességű fehérjetisztítás röntgenkrisztallográfiához és NMR-hez". Előrelépések a fehérjekémiában és a szerkezetbiológiában . 75 , 85-105. 2008-01-01. DOI : 10.1016/S0065-3233(07)75003-9 . PMID20731990  . _
  8. ↑ "Hosszú távú korreláció a fehérje dinamikában: Megerősítés szerkezeti adatokkal és normál módú elemzéssel". PLOS számítási biológia . 16 (2): e1007670. 2020. február . Iránykód : 2020PLSCB..16E7670T . doi : 10.1371/journal.pcbi.1007670 . PMID 32053592 . 
  9. ↑ "A motor-fehérje mozgások összehasonlító vizsgálata egy egyszerű rugalmas-hálózati modell segítségével". Az Amerikai Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémiájának közleménye . 100 (23): 13253-8. 2003. november. Iránykód : 2003PNAS..10013253Z . DOI : 10.1073/pnas.2235686100 . PMID 14585932 . 
  10. ↑ "ProDy: elméletből és kísérletekből kikövetkeztetett fehérjedinamika". bioinformatika . 27 (11): 1575-1577. 2011. június doi : 10.1093/bioinformatika/ btr168 . PMID 21471012 . 
  11. ↑ ABC transzporterek mikroorganizmusokban. - Caister Academic, 2009. - ISBN 978-1-904455-49-3 .
  12. ↑ "A 21. század hajnalán: A dinamika a hiányzó láncszem az enzimkatalízis megértéséhez?". Fehérjék . 78 (6): 1339-1375. 2010. május. DOI : 10.1002/prot.22654 . PMID20099310  . _
  13. ↑ A motoros fehérjék és a citoszkeleton mechanikája. Sinauer Associates. — ISBN 9780878933334 .
  14. ↑ "A nanoskálás dinamika szabályozható aktiválása egy rendezetlen fehérje esetén megváltoztatja a kötési kinetikát". Journal of Molecular Biology . 429 (7): 987-998. 2017. április. DOI : 10.1016/j.jmb.2017.03.003 . PMID28285124  _ _
  15. ↑ Gerjeszthető membránok ioncsatornái. - Sinauer Associates, Inc., 2001. - P. 5. - ISBN 978-0-87893-321-1 .
  16. ↑ "Az α-katenin szerkezete és nanoskálás dinamikája oldatban és F-aktinnal komplexben". Biofizikai folyóirat . 115 (4): 642-654. 2018. augusztus. Bibcode : 2018BpJ...115..642N . DOI : 10.1016/j.bpj.2018.07.005 . PMID  30037495 .
  17. ↑ Biokémia. – John Wiley & Sons. — ISBN 9780470570951 .
  18. ↑ Kimball biológia oldalai Archiválta : {{{2}}}. , sejtmembránok
  19. ↑ Baktériumok a biológiában, a biotechnológiában és az orvostudományban. - Wiley, 1999. - ISBN 978-0-471-98880-9 .