计算生物学 - 基于绿色荧光蛋白研究蛋白表面Lys突变成Arg对蛋白稳定性的影响

时间:2014-05-07

同源建模(Homology Modeling)方法在众多蛋白结构预测方法当中使用最为广泛且准确性较高。只要给出目标序列与模板蛋白,利用工业标准的快速同源建模方法,便可自动并快速产生优化的蛋白同源模型, 从而极大的方便广大生物大分子研究者及药物研发人员快速了解蛋白结构。Discovery Studio中的MODELER模块是经典的同源建模工具,可以自动完成球蛋白、跨膜蛋白和抗体分子的模建,此外还可以模拟蛋白突变。

 

基于绿色荧光蛋白研究蛋白表面Lys突变成Arg对蛋白稳定性的影响

Ref:July 2012 | Volume 7 | Issue 7 | e40410  IF=4.092
链接:
http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0040410

 

      精氨酸Arg和赖氨酸Lys是两个带正电的碱性氨基酸,通常暴露在蛋白表面,依靠形成静电相互作用对蛋白的热稳性起到重要作用。尤其是Arg的胍盐基团,可以在三个方向上形成相互作用,使得Arg相较与Lys能够形成更多数量的静电相互作用。此外,Arg更高的pKa值也使得其相较Lys能够形成更加稳定的离子键。本文即通过结合实验和模拟方法研究了Arg这种相较Lys更优势的性质能否用于提高蛋白的稳定性。文章将绿色荧光蛋白(GFP)表面Lys突变为Arg得到GFP突变体,通过实验方法发现该突变体在各种变性条件下更稳定。而且文章还基于Discovery Studio2.0,采用同源建模DS_MODELER方法构建了GFP突变体的三维结构模型并进行动力学优化。基于该GFP突变体分子结构可以发现有新的盐桥和氢键作用形成,从结构角度证实了将蛋白表面Lys突变成Arg的确能够提高蛋白稳定性。这一结果也表明将蛋白表面的Lys突变为Arg可以为蛋白质工程中改造蛋白稳定性提供一个可考虑因素。
 

 
图一: GFP突变体结构。表面Lys残基以蓝色棍状模型显示,表面Arg残基 以红色棍状模型显示。
 
图二:突变体盐桥相互作用的变化


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