膜蛋白是细胞的通道。它们对细胞间的信号传递和营养物质的吸收至关重要;它们是人类主要的药物靶点，它们的功能失调与囊性纤维化或帕金森等严重疾病有关。要了解膜蛋白及其功能失调，结构知识是基础。固态核磁共振(ssNMR)光谱是一种高分辨率研究膜蛋白的强大技术。ssmr光谱的一个特别优势是可以直接在异质蛋白脂质体中进行研究。

图1所示。

原则上，ssNMR光谱甚至允许研究细胞膜中的膜蛋白，即直接在天然生理条件下。这种真正的本土研究被认为是结构生物学的圣杯。这是因为膜蛋白受其所处的膜环境的强烈调节，只有本地研究才能保证对膜蛋白的相关状态(如可用药状态)进行研究。官方manbetx手机版然而，由于靶蛋白的浓度非常稀释，传统的ssNMR光谱在天然细胞膜制剂中具有较低的光谱灵敏度。

在我们最近发表的文章中，我们介绍了一种超灵敏的ssNMR方法，使我们能够研究天然细胞膜中最微小的纳摩尔浓度的典型钾通道KcsA。这一成就是利用质子的能量实现的。ssmr光谱中的质子探测具有巨大的灵敏度优势，光谱强度可以提高一个数量级以上，从而大大加快了测量速度。以前，质子检测需要高度氘化的膜蛋白，这使得研究细胞制备中的跨膜部分成为不可能。

为了定量研究膜蛋白在其原生细胞环境中的作用，我们引入了一种新的方法，称为分数氘化，它结合了侧链的适度氘化(~ 30%)和超高速样品旋转。这种方法在不牺牲任何重要信息的情况下，对膜蛋白提供了很高的分辨率和灵敏度。

首先，在蛋白脂质体中，我们使用这种方法研究了KcsA选择性过滤器的动力学，这是一个在所有钾通道中保守的关键功能元件，这些通道参与人体的基本功能，如神经元信号传导和肌肉收缩。其次，我们的质子检测ssNMR方法的高灵敏度甚至使我们能够直接在天然细胞膜和原子水平上研究KcsA通道。重要的是，我们的数据强烈表明，选择性过滤器在天然细胞膜中也显示出增加的分子动力学。

图2所示。Weingarth小组开发了不同的质子检测标记方案，用于研究膜蛋白的不同部分。部分氘化(FD，绿色)可获得暴露于水的部分;逆分数氘化(iFD，蓝色和洋红色)可以获得全膜蛋白或仅跨膜部分。这些标记方案也直接作用于原生细胞膜(如图所示)。

总之，我们的研究首次证明了使用定量质子检测细胞膜蛋白的ssNMR光谱。我们期望我们的方法将为天然细胞条件下和原子水平上膜蛋白的结构研究开辟新的途径。

jo o Medeiros-Silva, Markus Weingarth
Bijvoet生物分子研究中心核磁共振光谱学组，官方manbetx手机版
荷兰乌得勒支大学理学院化学系

出版

1体外和原位氢检测水不可接近蛋白的固态核磁共振研究。
Medeiros-Silva J, Mance D, Daniëls M, Jekhmane S, Houben K, Baldus M, Weingarth M
新化学国际教育英语2016年10月17日

离线阅读:

相关文章:

	磁性壳聚糖水凝胶:热疗的好选择……水凝胶作为三维聚合物网络，由于其生物相容性、亲水性、理想的功能、高弹性以及保留大量水和…
	一种性能更好的…阿尔茨海默病(AD)是一种无法治愈的疾病，它会导致记忆力、推理能力和思维能力随着时间的推移而恶化。阿尔茨海默病的特征是脑萎缩和小肽的斑块样沉积。
	2合1:对抗帕金森病的新策略帕金森氏症是一种神经系统疾病，影响着全球约600万人，预计这一数字将在未来20年内翻一番。它的特点是一个渐进的……
	蛋白质TMEM147是一种新的胆固醇调节剂。在陆生脊椎动物中，胆固醇是一种主要的固醇类脂质，具有多种至关重要的生物学作用。在细胞中，它是质膜的关键组成脂质，影响其…
	将皮肤重新编程到大脑中，以研究衰老和与年龄相关的…“不可避免的时间流逝”是一个常见的短语和一个简单的真理;在我们的生活中，我们可能会有一些影响深远的经历，成长和学习，但不可避免的是，我们会变老。它……
	超声波在体内产生电力植入式医疗器械(IMDs)对患者的健康非常有益。在快速发展的imd技术中，可持续可靠的imd供电方法至关重要。他们通常依赖……