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闫强课题组利用蛋白变构效应驱动蛋白质精准螺旋自组装方面取得进展

发布时间:2018-03-06 

闫强课题组利用蛋白变构效应驱动蛋白质精准螺旋自组装方面取得进展


       蛋白质与其配体结合后,蛋白质的空间结构会发生改变,从而调节了蛋白质的生物学功能,使它适合于某一特定功能的需要的这一类变化称为变构现象。蛋白质变构现象普遍存在于大多数蛋白质中。在变构蛋白与配体发生结合的时候,产生的多余的能量会导致蛋白质构型的变化。变构作用被认为是一种长程的化学机械力。它在生物识别、信号转导、跨膜分子机器和药物设计等领域中都起着非常重要的作用。是否能够利用蛋白质自身变构现象来精准调控蛋白质的自组装有可能成为蛋白组装领域一类新的手段。但是,截止目前,仍然没有该方面研究涉及。


 变构蛋白调控机理示意图


       基于此,复旦大学高分子科学系闫强课题组利用一种非常典型的变构蛋白——钙调蛋白来实现蛋白质螺旋组装体的可控调节。天然钙调蛋白存在两种变构形式,在钙离子存在下,钙调蛋白可与吩噻嗪配体结合,导致蛋白构象大幅折叠,处于收缩态;而在去除钙离子后,蛋白会发生变构,排出配体,转变为解折叠舒张态。当修饰配体结构后,钙调蛋白可与修饰后配体结合,钙离子的刺激可使蛋白发生构象收缩,超分子组装形成一维螺旋化的纳米纤维结构,螺距7nm;而逐步除去钙离子后,蛋白构象舒展,将导致蛋白螺旋纤维逐渐解螺旋。通过控制外部钙离子水平,可以精准调节蛋白螺旋纤维的螺旋度,使其螺距在7nm到39nm间变化。微小的蛋白质构型的变化可以实现纳米尺寸上组装体结构的变化。我们期望可以利用该方法实现一系列基于化学机械力的蛋白质精确可控自组装。
       该研究已在线发表于综合类化学权威期刊Angew.Chem.Int.Ed.上,详见Allostery-Activated Protein Self-Assembly Constructs Helical Microfilaments with Tunable Helicity. DOI:10.1002/anie.201801081.该论文第一作者为硕士生许妙苗,闫强为通讯作者。

闫强课题组介绍:

http://www.polymer.fudan.edu.cn/polymer/research/Yanq/Yan's%20Group.html

 

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