Маркировка, ориентированная на сайт - Site-directed spin labeling

Маркировка, ориентированная на сайт (SDSL) - это метод исследования структуры и локальной динамики белки с помощью электронный спиновой резонанс. Теория SDSL основана на специфической реакции вращать этикетки с участием аминокислоты. Встроенная структура белка спиновой метки может быть обнаружена EPR спектроскопия. SDSL также является полезным инструментом при проверке сворачивание белка обработать.[1]

Маркировка спина

Спектр ЭПР проксил-МТС вращать меченые дрожжи изо-1-цитохром c. Спиновая этикетка прикреплен к Цистеин 102 остатка.

Сайт-направленное спин-мечение (SDSL) было впервые применено в лаборатории Доктор W.L. Хаббелл.[2][3] В SDSL сайты для прикрепления спиновых меток вводятся в рекомбинантно экспрессируемые белки посредством сайт-направленный мутагенез. Функциональные группы Содержащиеся внутри метки вращения определяют их специфичность. При нейтральном pH тиоловые группы белка специфически реагируют с функциональными группами метантиосульфонат, малеимид и йодацетамид, создавая ковалентную связь с аминокислотой. Cys.[4] Спиновые метки представляют собой уникальный молекулярный репортер, поскольку они парамагнитны (содержат неспаренный электрон). Спин-метки были впервые синтезированы в лаборатории Х. М. МакКоннелл в 1965 г.[5] С тех пор различные нитроксилы вращать этикетки широко используются для изучения структуры и динамики макромолекул из-за их стабильности и простоты EPR сигнал. Нитроксильный радикал (N-O) обычно включен в гетероциклическое кольцо (например, пирролидин ), а неспаренный электрон преимущественно локализован на связи N-O. После включения в белок движения спиновой метки определяются ее локальной средой. Поскольку спиновые метки чрезвычайно чувствительны к движению, это оказывает глубокое влияние на его спектр ЭПР.[4][6]

Сборка мульти-субъединичных мембранных белковых комплексов также изучалась с помощью спинового мечения. Связывание субъединицы PsaC с субъединицами PsaA и PsaB фотосинтетического реакционного центра, Photosystem I, было детально проанализировано с использованием этого метода.[7]

Группа доктора Ральфа Лангена показала, что SDSL с EPR (Университет Южной Калифорнии, Лос-Анджелес) может использоваться для понимания структуры амилоидных фибрилл и структуры связанного с мембраной белка альфа-синуклеина болезни Паркинсона.[8] В исследовании 2012 года была получена структура фибрилл IAPP с высоким разрешением с использованием комбинации SDSL, импульсного ЭПР и вычислительной биологии.[9]

использованная литература

  1. ^ Ода, Майкл Н (2003). «С-концевой домен аполипопротеина A-I содержит липид-чувствительный конформационный триггер». Структурная и молекулярная биология природы. 10 (6): 455–60. Дои:10.1038 / nsb931. PMID  12754494. S2CID  25438936.
  2. ^ Альтенбах, С .; Flitsch, S.L .; Khorana, H.G .; Хаббелл, W.L. (1989). «Структурные исследования трансмембранных белков. 2. Мечение мутантов бактериородопсина по уникальным цистеинам». Биохимия. 28 (19): 7806–7812. Дои:10.1021 / bi00445a042. PMID  2558712.
  3. ^ Альтенбах, С .; Марти, Т .; Khorana, H.G .; Хаббелл, W.L. (1990). «Трансмембранная структура белка: спиновая маркировка мутантов бактериородопсина». Наука. 248 (4959): 1088–192. Bibcode:1990Sci ... 248.1088A. Дои:10.1126 / science.2160734. PMID  2160734.
  4. ^ а б Klare, J.P .; Steinhoff, H.-J. (2009). «Спиновая маркировка ЭПР». Фотосинтез Исследования. 102 (2–3): 377–390. Дои:10.1007 / s11120-009-9490-7. PMID  19728138. S2CID  40673871.
  5. ^ Stone, T.J .; Бакман, Т .; Nordio, P.L .; МакКоннелл, Х. (1965). «Спин-меченые биомолекулы». Proc. Natl. Акад. Sci. Соединенные Штаты Америки. 54 (4): 1010–1017. Bibcode:1965ПНАС ... 54.1010С. Дои:10.1073 / pnas.54.4.1010. ЧВК  219782. PMID  5219813.
  6. ^ Bordignon, E .; Steinhoff, H.-J. (2007). «Структура и динамика мембранных белков изучаются методом сайт-направленного спинового мечения ESR». In Biological Magnetic Resonance 27 - ESR Spectroscopy in Membrane Biophysics. Биологический магнитный резонанс. 27: 129–164. Дои:10.1007/978-0-387-49367-1_5. ISBN  978-0-387-25066-3.
  7. ^ Джаганнатан, Б; Декат, S; Golbeck, JH; Лакшми, К.В. (2010). «Сборка мультисубъединичного фотосинтетического мембранного белкового комплекса: сайт-специфическое спин-меченное ЭПР-спектроскопическое исследование субъединицы PsaC в фотосистеме I». Биохимия. 49 (11): 2398–2408. Дои:10.1021 / bi901483f. PMID  20158221.
  8. ^ Chen, M .; Margittai, M .; Chen, J .; Ланген, Р. (2007). «Исследование структуры фибрилл альфа-синуклеина посредством сайт-направленного спинового мечения». J. Biol. Chem. 282 (34): 24970–24979. Дои:10.1074 / jbc.M700368200. PMID  17573347.
  9. ^ Бедруд, Сахар; Йию Ли; Х. Марио Исас; Балачандра Г. Хегде; Ульрих Бакса; Ян С. Хаворт; Ральф Ланген (февраль 2012 г.). «Фибриллярная структура амилоидного полипептида островков человека». J. Biol. Chem. 287 (8): 5235–41. Дои:10.1074 / jbc.M111.327817. ЧВК  3285303. PMID  22187437.