蛋白质结构与功能的NMR研究2.ppt

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1、蛋白质分子溶液结构与功能的NMR研究部分蛋白质的NMR研究内容蛋白质溶液三级结构的测定蛋白质的构象变化蛋白质与靶分子（靶蛋白、核酸、配体小分子、药物）的相互作用蛋白质的动态特性蛋白质的折叠机制和折叠路径一.确定生物分子的溶液三维结构蛋白质分子：天然态蛋白质、突变体蛋白质、部分折叠态蛋白质、非天然态蛋白质。核酸分子：DNA、RNA蛋白质复合物：蛋白质与蛋白质复合物、蛋白质与DNA或RNA复合物，蛋白质与药物小分子复合物、蛋白质与拮抗剂小分子复合物。蛋白质溶液三维结构确定的技术基础高场核磁共振波谱仪的发展500MHz600MHz750MHz80

2、0MHz900MHz多维（二维、三维、四维）核磁共振实验技术的发展※梯度场多维NMR脉冲程序※TROSY类型多维NMR脉冲程序※取向介质中蛋白质残余偶极相互作用检测方法处理和解析多维核磁共振数据的软件开发研究蛋白质溶液三维结构确定的重要性蛋白质结构与功能关系研究的重要部分蛋白质一级结构决定三级结构研究的基础可在结构基础上研究蛋白质发挥生理功能的活性部位可在结构基础上研究蛋白质内运动与功能特性的关系蛋白质动态特性与结构特性密切相关二.天然态蛋白质结构－功能研究蛋白质与药物小分子、拮抗剂等结合的活性部位确定蛋白质发挥生理功能时活性部位的构象变化蛋白

3、质动态特性与功能的关系蛋白质折叠/去折叠蛋白质稳定性蛋白质在水溶液中多构象的平衡蛋白质肽键的顺反异构与功能关系蛋白质中的水分子Research:3DsolutionstructureNOE,3JN,3J,Hydrogen-bondbindingsiteNOE,,3JN,3J,Hydrogen-bondconformationalchangeNOE,,3JN,3J,Hydrogen-bondfolding/unfoldingNOE,,H,3JNbackbonedynamics15N-T1,15N-T2,15N-NOE,H

4、/Dexchangeprotein-proteininteractionNOE,,Hprotein-nucleicacidinteractionNOE,,H三.蛋白质复合物相互作用的研究蛋白质与蛋白质相互作用研究蛋白质与核酸相互作用研究蛋白质与拮抗剂和底物小分子相互作用靶蛋白质与药物小分子相互作用Research:conformationofthecomplexconformationofproteinconformationofsubstrate,peptide,----bindingsiteonproteinbindinginterf

5、aceMethodology:isotopelabelingofproteinisotopelabelingofnucleicacidisotopelabelingofpeptidehetero-nuclearfilteringNMRexperimentsdockingbyusingsoftwarepackage四.非天然态蛋白质的研究蛋白质片段的溶液构象变性剂作用下蛋白质的动态特性变化脲变性、酸变性蛋白质的特性与残存结构五.膜蛋白质分子的研究膜蛋白质与膜脂分子相互作用Studyofnon-nativeproteinResearch:refold

6、ingprocessofproteindynamicpropertiesofnon-nativeproteinresidualstructuresofproteinProblems:extensiveoverlapofpeaksreducingtheNOEsaveragedoveranensembleofconformationsbroadlinewidthsMethodology:isotopelabelingofproteinsite-directedmutagenesishydrogen-exchangepulselabeling多维NMR

7、研究蛋白质溶液三维空间结构及功能关系NMR方法是确定蛋白质溶液三维结构的唯一有效手段确定蛋白质溶液三维结构的重要性：蛋白质结构与功能关系研究的重要部分蛋白质一级结构决定三级结构研究的基础是研究蛋白质发挥生理功能的活性部位的必要条件可在结构基础上研究蛋白质内运动与功能特性的关系蛋白质动态特性与结构特性密切相关(1)多维NMR确定蛋白质分子溶液三维结构的基础☆蛋白质的结构信息20种氨基酸：氨基酸由H、C、N、O、S等元素组成，提供链长和键角信息。蛋白质的一级结构：多肽链中氨基酸残基序列。提供蛋白质的氨基酸组分，排列顺序以及各类原子数。蛋白

8、质的二级结构：蛋白质分子不同肽段主链原子在三维空间中不同的排列规律性，表现为α-螺旋，β-片层、转角和环等基本结构单元。在不同二级结构单