由环状蛋白质-DNA嵌合体诱导的泛素构象变化|||北京沫之东生物技术有限公司

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蛋白质是动态的分子机器，会响应物理和化学扰动而改变其构象。尽管单分子力谱技术能够精确提供蛋白质在可调控外力作用下被拉伸的信息，但它并不提供结构细节。环状蛋白质-DNA嵌合体通过将DNA连接到一对表面位点，已被提出作为一种可调控地对蛋白质施加力的替代方法。耐人寻味的是，这类嵌合体应当能够通过核磁共振（NMR）谱学及其他结构方法进行原子水平的研究。在此，我们描述了用于NMR研究尺度的单链和双链DNA与泛素构成的环状嵌合体的合成；泛素是许多细胞通路中的关键组成部分。我们设计这些嵌合体，用以探测泛素C端β5链的两个残基回缩，这一过程通常由在线粒体自噬启动期间丝氨酸65的磷酸化所触发。我们通过NMR探测了由此产生的构象变化，并发现仅连接一条DNA单链就足以改变这一构象平衡。一个带有两条彼此分离的短DNA单链的对照体系重现了该环状嵌合体的大部分NMR特性，这支持了局部蛋白质-DNA相互作用占主导作用，而非单链或双链DNA通过类似弹簧的作用产生主要影响。这些结果为未来利用DNA弹簧探测蛋白质功能动态的研究提供了必要的基准。

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摘要蛋白质是动态的分子机器，会响应物理和化学扰动而改变其构象。尽管单分子力谱能够精确提供蛋白质在可调控外力作用下被拉伸的信息，但其并不提供结构细节。将 DNA 连接至成对表面位点的环状蛋白质-DNA 嵌合体，已被提出作为另一种能够以可调方式对蛋白质施加力的方法。值得注意的是，这些嵌合体应当可以通过核磁共振（NMR）波谱及其他结构方法进行原子水平研究。在此，我们描述了用于 NMR 尺度研究的单链和双链 DNA 与泛素构成的环状嵌合体的合成；泛素是许多细胞通路中的关键组成部分。我们设计这些嵌合体，以探测泛素 C 端 β5 链的两个残基回缩；这一过程通常由在线粒体自噬起始期间丝氨酸 65 的磷酸化所触发。我们利用 NMR 探测由此产生的构象变化，并发现仅连接一条 DNA 单链便足以改变这一构象平衡。一个带有两条彼此分离的短 DNA 单链的对照体重现了该环状嵌合体大部分的 NMR 特征，这支持局部蛋白质-DNA 相互作用发挥主导作用，而非单链或双链 DNA 通过类似弹簧的作用致效。这些结果为未来利用 DNA 弹簧探测蛋白质功能动态的研究提供了必要的基准。

利益冲突声明已声明资助信息美国国立卫生研究院， https://ror.org/01cwqze88 R01 GM106239 R35 GM156269 DP2 GM141000 U54 CA132378 U54 CA137788

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发布于 2026 年 7 月 05 日。下载 PDF 电子邮件

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