以原子分辨率理解和控制蛋白质运动是结构生物学家和蛋白质工程师面临的重要挑战,因为构象动力学对于酶催化和变构调节等复杂功能至关重要。时间分辨晶体学为了解蛋白质运动提供了一条重要途径,但由于没有引发构象变化的普遍扰动,使得该方法的应用范围相对有限。在这里,加利福尼亚大学Michael C. Thompson、日本东北大学Eriko Nango将基于溶剂的温度跳跃与时间分辨晶体学相结合,以可视化溶菌酶(一种动态酶)的结构运动。
本文要点:
1) 作者在纳秒时间尺度上观察到了溶菌酶的原子振动,这些振动在亚毫秒时间尺度上演变成与活性位点耦合的局部结构波动。通过对酶的正交扰动和抑制剂结合,可以阻断关键运动来改变其动力学。
2) 此外,这些运动还允许能量从振动耗散为与催化循环相关的功能运动。由于温度跳跃是扰动分子运动的一种通用方法,因此该方法广泛适用于蛋白质动力学的研究。
Alexander M. Wolff et.al Mapping protein dynamics at high spatial resolution with temperature-jump X-ray crystallography Nature Chemistry 2023
DOI: 10.1038/s41557-023-01329-4
https://doi.org/10.1038/s41557-023-01329-4