酶工程 - 引入二硫键提高蛋白质热稳定性研究

时间:2014-04-04

 

蛋白质设计 - 引入二硫键提高蛋白质热稳定性研究
 
      二硫键是两个半胱氨酸之间形成的共价键,在蛋白质的合适位点引入二硫键,可以大大提高蛋白质的稳定性。DS4.0加入预测二硫键的工具,可以最好的考虑二硫键形成的几何条件,同时也考虑其它因素,如:氨基酸深度、温度因子、可溶及表面积、立体碰撞等,为蛋白质设计提供有利的工具。
 
背景:大肠杆菌FimH蛋白是一种粘附蛋白,大部分粘附蛋白具有多个结构域,一方面结合配体,另一方面又可以铆钉在指定的靶标部位。FimH具有两个结构域,N端凝集素区域负责结合甘露糖配体,C端菌毛蛋白区域负责铆钉FimH到伞布菌尖端。本文研究发现,FimH的N端凝集素区域存在两种构象:扁宽和狭长两种构象。当缺乏甘露糖时,FimH是扁宽的构象存在,活性口袋松弛,不和菌毛蛋白区域作用。当存在甘露糖时,引起别构效应,FimH变成狭长构象,凝集素区域向菌毛蛋白区域移动。
 
思路:为了从理论上说明,作者进行了二硫键的预测,并构建了突变体,其中突变体34C/27C锁定FimH扁宽构象,突变体34C/109C锁定FimH狭长构象。然后进行体外测活实验,突变体34C/27C活性很弱,而突变体34C/109C具有很强的活性,从而说明甘露糖通过别构效应引起FimH构象变化的机理。
 
图1. FimH两种构象(扁宽、狭长)
 
图2. FimH两种构象代表突变体(34C/109C、34C/27C)
 
Ref:Isolde Le Trong,Pavel Aprikian,Brian A. Kidd,et al.Cell. 2010, 141(4): 645-655.