高压NMR在蛋白质结构和动力学研究中的应用

High-Pressure NMR for Studying Protein Structure and Dynamics

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摘要与温度一样,压力是基本的热力学变量.蛋白质在溶液中是多种构象的热力学平衡体.在不同的温度和压力等条件下,蛋白质包括折叠构象、变性构象以及各种中间体在内的不同构象的存在频率各不相同.当用压力作为扰动时,由于这些构象的偏摩尔体积不同,它们的存在频率便会因而发生变化,加压可将平衡向具有较小偏摩尔体积的方向移动.因此,利用高压核磁共振(NMR)技术,不仅可以研究高压对蛋白质结构和动力学的影响,还可以通过改变压力,在更为广泛的构象空间研究蛋白质结构和动力学.例如,利用平衡体系在加压时向体积小的构象方向移动这一特性,能够对在常压下因其存在频率低而难于检测、但在高压下因其体积小而存在频率增加了的构象进行深入研究,而这些构象往往与蛋白质的功能密切相关.该篇综述首先介绍了高压在蛋白质科学研究中的历史、有关概念和高压NMR技术;其次,结合实例,阐述高压NMR技术在蛋白质结构、折叠以及动力学研究中的应用;最后,对高压NMR技术在蛋白质研究中的应用前景进行展望.

作者李华 ^[1] Yuji O.KAMATARI ^[2] Ryo KITAHARA ^[3] Kazuyuki AKASAKA ^[4] 学术成果认领

作者单位 中国科学院上海生命科学研究院,生物化学与细胞生物学细胞研究所国家蛋白质科学中心(上海),上海200031,中国 ^[1] Life Science Research Center, Gifu University, Gifu 501-1194, Japan ^[2] College of Pharmaceutical Sciences, Ritsumeikan University, Kusatsu 525-8577, Japan ^[3] Graduate School of Life and Environmental Sciences, Kyoto Prefectural University, Kyoto 606-8522, Japan ^[4]

关键词高压核磁共振(high-pressure NMR)蛋白质结构蛋白质动力学偏摩尔体积体积波动低激发态 high-pressure NMR protein structure protein dynamics partial molar volume volume fluctuation low-lying excited state

分类号 O482.53

栏目名称 特邀综述

DOI 10.11938/cjmr20160101

发布时间 2016-06-02

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国家自然科学基金资助项目