蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)是如何傳遞的

考慮一下在風(fēng)中搖曳的樹。樹枝的運(yùn)動(dòng)到達(dá)樹的樹干需要多長(zhǎng)時(shí)間?該運(yùn)動(dòng)實(shí)際上如何通過(guò)樹傳播?

弗萊堡大學(xué)的研究人員正在將這種問(wèn)題轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)分析中，蛋白質(zhì)是細(xì)胞的分子機(jī)制。由物理化學(xué)研究所的Thorsten Hugel教授，物理研究所的Steffen Wolf博士和Gerhard Stock教授領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員正在研究引起蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的信號(hào)如何從一個(gè)網(wǎng)站到另一個(gè)。他們還試圖確定這些機(jī)制發(fā)生的速度。到現(xiàn)在，研究人員一直無(wú)法分析精-確的信號(hào)傳輸速率，因?yàn)樗婕霸S多時(shí)間范圍-從納秒到幾秒。但是，弗萊堡的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)通過(guò)結(jié)合各種實(shí)驗(yàn)，模擬和理論研究達(dá)到了這樣的分辨率。他們將結(jié)果發(fā)表在科學(xué)期刊上化學(xué)科學(xué)。

Hsp90中的反應(yīng)過(guò)程與單個(gè)氨基酸Arg380的結(jié)構(gòu)變化有關(guān)。然后，Arg380將結(jié)構(gòu)信息傳遞到蛋白質(zhì)的一個(gè)子域，并最終將其傳遞給整個(gè)蛋白質(zhì)。導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)變化封閉了蛋白質(zhì)的中央結(jié)合位點(diǎn)，從而使其能夠履行新的職能。弗賴堡大學(xué)的研究人員懷疑，類似的分層機(jī)制，例如Hsp90蛋白中顯示的那種，在其他蛋白內(nèi)的信號(hào)傳遞中也具有根本的重要性。休格爾說(shuō)，這對(duì)于使用藥物控制蛋白質(zhì)可能有用。

與樹木相反，研究中分析的蛋白質(zhì)Hsp90的運(yùn)動(dòng)以對(duì)數(shù)時(shí)間尺度展開(kāi)。每個(gè)大型機(jī)芯的耗時(shí)大約是構(gòu)成大型機(jī)芯的小巧的獨(dú)立機(jī)芯的十倍。沃爾夫解釋說(shuō)：“例如，一根樹枝的移動(dòng)時(shí)間為幾秒鐘;樹枝的移動(dòng)時(shí)間為幾秒鐘;樹干的移動(dòng)時(shí)間為100秒。”結(jié)合使用最-新的實(shí)驗(yàn)和理論方法，研究人員可以監(jiān)視變構(gòu)通訊，換句話說(shuō)，可以顯示Hsp90中的反應(yīng)過(guò)程如何改變遠(yuǎn)程蛋白質(zhì)結(jié)合位點(diǎn)。根據(jù)Stock的說(shuō)法，研究小組發(fā)現(xiàn)了這種變構(gòu)過(guò)程所依據(jù)的動(dòng)力學(xué)層次，其中包括納秒級(jí)到毫秒級(jí)的時(shí)標(biāo)以及從皮克到幾納米的長(zhǎng)度標(biāo)度。