GB1与金属离子相互作用的NMR研究（英文）

G群链球菌G蛋白的B1结构域——GB1蛋白,常被用作发展体外及体内基于顺磁核磁共振(NMR)的蛋白质结构测定方法的研究模型.为确保赝接触化学位移(PCS)、顺磁弛豫增强(PRE)等顺磁约束数据的准确性,了解GB1和金属离子,尤其是顺磁离子的相互作用非常必要.然而GB1和二价金属离子以及镧系金属离子的相互作用并不十分清楚.本文利用NMR波谱研究了GB1和镧系金属离子以及多种二价金属离子的相互作用.我们发现GB1和镧系金属离子之间存在弱特异性相互作用,和Mn~(2+)、Cu~(2+)以及Co~(2+)等顺磁二价离子弱结合,但不与Ca~(2+)、Mg~(2+)以及Zn~(2+)等抗磁二价离子结合.该研究表明在GB1上链接顺磁探针时,应使用与固有位点结合常数差异明显的顺磁标签以获取正确的PRE数据.     

生物凝聚态物质的多层次结构表征

在生物体内到处都是由蛋白质、核酸和多糖等生物大分子构成的各种不同生物凝聚态物质,这些生物凝聚态物质形成不同的高级结构,执行不同的生物功能。获取这些生物凝聚态物质的高分辨结构是理解生命过程的重要途径。在离体环境中,获取高分辨结构的手段主要有X-射线晶体衍射、冷冻电镜和核磁共振等,而在活细胞内原位研究生物凝聚体的结构,核磁共振和化学交联质谱具有独特优势。本文总结了利用多种分析手段对生物凝聚态物质进行多层次结构表征的研究进展:包括简单纯化体系下的蛋白质分子机器,蛋白质纤维等;液-液相分离,大分子拥挤、限域等模拟细胞复杂环境下的生物大分子以及活细胞内生物大分子。     

细胞内蛋白质磁共振

细胞内的环境异常复杂，其中生物大分子的浓度超过300 mg/mL并占据着大约30%的细胞内空间. 然而，直到目前为止大多数的蛋白质研究仍然在细胞外或是甚至非常稀的缓冲液中进行. 细胞内磁共振（In-cell NMR）提供了一个可以直接非损伤地获取细胞内原子水平信息的方法. 虽然In-cell NMR在近10年里有了较大的发展，但是这一技术尚未成熟. 在该篇综述中，作者首先总结制约这一技术发展的因素以及研究中需要注意的事项，最后讨论了未来的发展方向.     

蛋白质芳香基团的~1H-~(13)C HSQC信号增强研究(英文)

含芳香环的氨基酸残基多处于蛋白质的疏水内核或者是蛋白质与配体的结合部位,这些残基间的非共价键相互作用对于蛋白质结构的稳定性和生物的特异性识别有重要意义.因此,在蛋白质的核磁共振研究中,芳香基团被认为是一个研究蛋白质结构动力学的潜在探针.但是由于芳香基团的1H-13C HSQC谱的灵敏度较低,目前,利用核磁共振对其进行研究乏善可陈.造成这一现象的主要原因可能在于芳香环体积较大,往往存在慢的翻转运动,导致其NMR信号被展宽.作者利用CPMG-INEPT HSQC序列可以有效地减小慢运动影响的特征,将其应用到了GB1蛋白质芳香环的1H-13C HSQC谱中,有效的增强了芳香基团HSQC谱信号的灵敏度,得到了部分在常规HSQC中无法观测的信号.     

乙酰化修饰抑制?-synuclein的纤维化聚集

天然无结构蛋白a-synuclein（a-syn）的纤维化聚集是帕金森病的特征表现。静电相互作用已被证明会显著影响a-syn 的聚集。该文通过简单的赖氨酸乙酰化修饰改变蛋白的净电荷,研究静电效应对于a-syn 的构象和纤维化聚集的影响。核磁共振（NMR）实验结果表明乙酰化后的a-syn仍然是无序结构,而且展现出比野生型更加伸展的构象。由于N端和C端都高度带负电荷,结构打开会更加暴露NAC区域,静电排斥和疏水作用共同存在,但 ThT 荧光实验发现乙酰化修饰抑制了它的纤维化聚集,因此我们认为这里静电排斥占据主导作用。这种依赖电荷的作用机理会帮助我们更好地理解a-syn的纤维化聚集,而乙酰化修饰也提供了一种抑制聚集的新方法。     

溶液中尼龙11的NMR弛豫研究

用 2DNMR(HMQC)技术归属了溶液中尼龙 11分子的主要1H和13 C NMR共振信号 ,并通过变温和变浓度 1H NMR弛豫时间的测定 ,得到了尼龙 11溶液中氢键结构变化的动力学信息 .结果表明 ,溶液中尼龙 11分子的弛豫行为与一般高聚物不同 ,随着温度升高 ,尼龙链间相互作用逐渐减弱 ,尼龙分子与溶剂小分子间相互作用逐渐增强 ,尼龙链间氢键逐渐离解 ,而离解出来的自由NH和CO基团又与溶剂小分子间生成氢键 .尼龙 11链卷曲堆积成无规线团状 ,一部分溶剂被包裹在内部并和α CO质子成为一个整体而一起运动 .变浓度实验弛豫过程呈现双指数特性 ,快弛豫部分随体系浓度增加而增多 ,表明聚合物溶液中凝聚缠结含量的增大 ,这种凝聚缠结是由溶液中氢键引起分子链物理交联成网而形成的 .随着浓度增加 ,溶液逐渐变成局部粘度较大的类似软固体     

蛋白质二硫键异构酶与α-突触核蛋白的相互作用及对其聚集的影响

α-突触核蛋白（α-synuclein,αsyn）的错误折叠和聚集是帕金森症的疾病特征.分子伴侣蛋白质二硫键异构酶（PDI）可在体外结合αsyn的N端并抑制其聚集,但PDI的识别机制至今仍不明确.我们通过液体核磁共振（NMR）实验,发现人源PDI b'xa'可结合αsyn的N端区域.此外,硫黄素T（ThT）荧光实验结果表明PDI b'xa'会显著抑制αsyn的聚集.我们进一步利用NMR滴定实验确定了PDI主要通过b'结构域的疏水空腔结合αsyn.最后,我们以此构建了PDI结合αsyn的对接模型,并提出了PDI抑制αsyn聚集的作用机理.这一工作为理解PDI抑制αsyn聚集提供了实验依据.     

探测应答调控蛋白PhoBNF20D自由态中存在的Pre-Active构象

PhoB是PhoR/PhoB双组分信号转导系统（TCS）中的应答调控蛋白，来自大肠杆菌，可以参与环境中自由Pi的调控应答.PhoB拥有保守的磷酸化位点D53，当Mg²⁺存在时，会变成活性构象，但是其中的机理尚不清楚.目前已经有报道指出，自由态的应答调控蛋白存在少量的活性构象，而且它们和蛋白的激活过程相关，但是这种活性构象一般不稳定，很难观测到.本文以PhoB_N^F20D作为模型，¹H-¹⁵N HSQC和¹⁹F NMR谱图显示，自由态PhoB_N^F20D在溶液中存在pre-active构象，BeF₃^-可以稳定这种活性构象，而且Mg²⁺可以促进非活性构象到活性构象之间的转化，在BeF₃^-存在的情况下可以使PhoB_N^F20D形成完全的活性构象.同时我们利用Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）弛豫弥散实验证明了PhoB_N^F20D存在两态交换.