單分子層面研究蛋白質穩(wěn)定性

1、單分子層面研究蛋白質力學穩(wěn)定的決定因素熊杰2015.4.30力學中的學科交叉力學蛋白質：能介導能量轉化的蛋白質馬達蛋白質： 定義：直接產生力學能 分類：ATP合成酶、肌球蛋白、聚合酶彈性體蛋白質 ：定義：能夠為組織提供彈性、延伸性及必要的強度種類：纖維蛋白、肌聯(lián)蛋白原子力顯微鏡設備（）：基于柔軟懸臂梁力學傳感器、高分辨壓電定位及其他常規(guī)電子設備組裝而成的相對簡單的設備。The force-spectroscopy mode of atomic force microscopy (AFM).基于單分子力譜工作原理蛋白質單分子的兩種拉伸模式及其力譜勻距離拉伸模式恒定的速度遠離懸臂梁到達設定的距離分

2、子受力和延伸長度都可以被檢測.力與伸展距離用描述高分子彈性的蠕蟲鏈段（）擬合。distance-rampmode蛋白質單分子的兩種拉伸模式及其力譜勻力拉伸模式1.力可以通過額外反饋回路控制2.力學解折疊的動力學參數(shù)直接通過試驗數(shù)據獲得force-ramp mode蛋白質折疊和解折疊過程中的動力學和能量路徑 由于蛋白質的力學穩(wěn)定性主要與其固有的折疊/解折疊的自由能圖譜相關,因此了解外力誘導的蛋白質折疊和解折疊過程中的動力學和能量學是至關重要的。這也將成為尋找具有高力學穩(wěn)定性蛋白質以及合理調節(jié)蛋白質力學穩(wěn)定性的基礎。蛋白質折疊和解折疊的兩態(tài)模型蛋白質折疊和解折疊速率折疊速率解折疊速率蛋白質力學穩(wěn)定

3、性是一種動力學穩(wěn)定性蛋白質力學穩(wěn)定決定因素蛋白質力學穩(wěn)定決定因素1、解折疊自由能壘2、解折疊距離蛋白質解折疊自由能變化圖像蛋白質解折疊自由能變化圖像單分子力譜與計算機模擬的結合lAFM試驗中分子動力學模擬提供了一個強大的工具可以用來解釋在原子級別所觀察到的實驗現(xiàn)象；分子動力學模擬的預測可以被用于進一步解析單分子AFM研宄。l分子動力學模擬表明, 蛋白質的力學解折疊的過程是由它的“力學活性位點”來控制的。當“力學活性位點”被破壞時,蛋白質對抗力的主要阻力消失,蛋白質由此被解折疊。但“力學活性位點”的穩(wěn)定性不是一個孤立的問題?！傲W活性位點”的穩(wěn)定也通過與蛋白的其它區(qū)域的相互作用來維護。疏水核堆積

4、作用對蛋白質GB1力學穩(wěn)定性的影響 Three-dimensional structure of GBl ： 野生態(tài)蛋白質GB1與其突變體在熱力學穩(wěn)定性上的差異值; ： 兩者在力學解折疊自由能上的差量拉伸GB1蛋白具有鋸齒型特征的力-伸展曲線不同拉伸速度的力學解折疊實驗目的：量化定點突變對解折疊自由能壘和解折疊距離的影響結論：縮小了蛋白質的力學解折疊能同時也少許移動了解折疊過渡態(tài)的相對位置疏水核堆積作用對蛋白質GB1力學穩(wěn)定性的影響結論：l對蛋白質GB1上七個不同位點構建了側鏈縮減的突變體,發(fā)現(xiàn)其中位于疏水核的三個突變體(F30L, Y45L,和F52L)對于蛋白GB1的力學解折疊力有明顯的降低作用。這三個突變體同時位于受到剪切力的兩個結構花樣的交界面上,因此減弱受到剪切力的結構花樣交界面上的疏水核堆積作用,能夠降低蛋白質GB1的力學穩(wěn)定性。l疏水相互作用作為一種內部的“力學鉗”將兩個結構花樣“粘連”在一起來幫助蛋白質GB1對抗力學剪切力,保護蛋白質GB1不容易被外力解折疊。我的思考： 通過藥物破壞特定癌細胞蛋白質的力