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折疊蛋白讓人們感到寒冷

一個長期的假設是水的存在會影響蛋白質的折疊方式。一項新研究正在挑戰細節。

美國化學會的論文 物理化學快報 研究表明,蛋白質可能會進化為避免水分折疊,因此實際上可能會以科學家無法預料的方式發揮作用。

賴斯大學的一位工程師說,這一發現可能會改變科學家對溶液中疏水(避免水)和親水(吸引水)相互作用的看法。

賴斯大學和杜蘭大學的合作者金好贏娛樂城與約翰·霍普金斯大學醫學院的研究建立了多肽的原子級模型,該模型顯示折疊也受它們所佔據溶劑熱膨脹的影響,但不符合先前的假設。

長期存在的觀點是疏水性氨基酸94大發網賴斯布朗工程學院化學與生物分子工程副研究員Dilip Asthagiri說,通過盡可能高效地聚在一起來避免水是蛋白質折疊的主要力量。

這項新的研究表明,溫度(蛋白質折疊模型中並不總是包含的一個因素)也會影響這種現象。研究人員稱,這應該促使人們重新評估溶液中蛋白質折疊的穩定性。

“有許多內在蛋白質i88娛樂城Asthagiri說:“完全折疊的神經無序疾病。合理地進行非折疊的一種方法是查看疏水基團和帶電基團之間的平衡,並假設後者占主導地位,得出結論該多肽不會折疊

“我們在2017年表明,在沒有側鏈的內在無序的肽模型中,親水作用實際上可以壓倒仍然由大量疏水作用驅動的塌陷,甚至在沒有帶電荷殘基的情況下也可以驅動展開,”他說。 “這項研究以及2016年早些時候發表的研究強調了親水作用的作用。但我們並未關注溫度效應。”

因此,由Asthagiri領導的團隊著手精確建模多肽(該分類包括生物系統中的蛋白質)如何在不同溫度下與水連接時折疊和展開。

當研究人員計算出水合十丙氨酸肽序列及其側鏈的自由能時,他們發現溶劑和肽之間的吸引力也起著作用,特別是當涉及多個肽時。

他們發現,在他們模擬的溫度範圍內,多肽周圍的溶劑基質在加熱時會膨脹,從而減少了圍繞多肽並與之接觸的溶劑分子的數量。這會使溶劑和肽之間的結合相互作用降低。

他們指出,對溶劑中的小分子影響不大,而對較大的肽和蛋白質則放大。他們還說,該理論表明親水作用可以促進蛋白質在冷溶液中的變性或展開。

圖蘭化學工程師兼通訊作者勞倫斯·普拉特(Lawrence Pratt)是Asthagiri的長期導師,他說:“溶液環境是蛋白質結構的重要貢獻者。” “溶液的所有功能,包括水,都與這些蛋白質如何將自身整合在一起以及它們所發揮的功能有關。”

他說,自1940年代以來,就已經認識到蛋白質折疊中的疏水作用。普拉特說:“但是,這是一件相當棘手的事情,因為它具有與眾不同的溫度依賴性。” “你知道,如果改變溫度,事情就會生死。

他說:“當溫度升高時,某些疏水作用會增強,因此情況會變得更加穩定。” “但迪利普表示,隨著溫度的升高,強度的增加可能來自其他地方,包括所有化學家都認為是親水的。

他說:“疏水和親水作用都起作用。” “而且他們正在競爭,而且正在合作。因此,能夠以一種非常令人信服的方式將他們與眾不同是在解決所有這些行為方面邁出的一大步。”

參考:Tomar DS,Paulaitis ME,Pratt LR,Athagiri DN。親水相互作用主導著歸因於疏水性的多肽水合自由能的逆溫度依賴性。 J.物理化學來吧 2020; 11,9965-9970。 doi:10.1021 / acs.jpclett.0c02972

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