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蛋白质表面与其埋藏核心之间的通讯对于蛋白质结构与功能至关重要，然而，这一现象仍然难以在高分辨率水平上进行预测和调控。表面可电离残基质子化状态的变化会与疏水核心发生通讯，例如在多种依赖 pH 的蛋白质功能中即是如此。Hisactophilin 是一种富含组氨酸、可结合肌动蛋白和膜的蛋白质，由于其表现出精细调控的、受 pH 调节的豆蔻酰基开关功能，因此为探索此类通讯提供了一个通用模型。在可逆性结合质子后，豆蔻酰基在埋藏于疏水核心与更易被溶剂接触之间发生转变。 在本研究中，我们采用实验与计算方法，揭示了约 1.5 个净质子的结合如何改变涉及分布于蛋白质大部分表面的可电离残基的静电相互作用。这些变化通过由可电离残基和疏水残基构成的动态社群传递至疏水核心，而这些社群在开关转换过程中会发生显著重排。单个可电离残基突变所产生的效应弱于核心疏水残基突变的效应，且只有多个可电离残基的联合突变才会引起显著的功能变化。综上，这些结果揭示了蛋白质表面可电离残基与疏水核心之间的通讯是如何由广泛的相互作用网络介导的，而这些网络会响应质子化状态的变化而发生重组。这些结果可能为理解蛋白质协同性以及表面与核心残基在蛋白质功能、疾病、进化、工程改造和设计中的耦联提供普遍性的见解。
表面静电网络控制 pH 依赖性转换蛋白中疏水核心的重塑 | bioRxiv
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表面静电网络控制 pH 依赖性转换蛋白中疏水核心的重塑
Iain MH McDonald， Luis BP Socas， Max Walton-Raaby， Xiaorong Liu， Sathish Dasari， Benjamin G Emmanuel， Mahnoor S Butt， Subha Kalyaanamoorthy， Charles L Brooks III， Elizabeth M Meiering
doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.16.738941
Iain MH McDonald 1 滑铁卢大学化学系；
Luis BP Socas 1 滑铁卢大学化学系；
Max Walton-Raaby 1 滑铁卢大学化学系；
Xiaorong Liu 2 密歇根大学
Sathish Dasari 1 滑铁卢大学化学系；
Benjamin G Emmanuel 1 滑铁卢大学化学系；
Mahnoor S Butt 1 滑铁卢大学化学系；
Subha Kalyaanamoorthy 1 滑铁卢大学化学系；
Charles L Brooks III 2 密歇根大学
Elizabeth M Meiering 1 滑铁卢大学化学系；
通讯作者： meiering{at}uwaterloo.ca
摘要
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摘要
蛋白质表面与其埋藏核心之间的通讯是蛋白质结构与功能的核心，但这一现象在高分辨率层面上的预测与调控仍然极具挑战。表面可电离残基质子化状态的变化能够与疏水核心发生通讯，例如在多种 pH 依赖性蛋白质功能中即是如此。Hisactophilin 是一种富含组氨酸、可结合肌动蛋白和膜的蛋白质，因其表现出精细调控的 pH 调节型豆蔻酰基开关功能，因此为探索此类通讯提供了一个通用模型。在可逆结合质子后，豆蔻酰基在埋藏于疏水核心与更易暴露于溶剂之间发生转移。在持有人为作者/资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。 本文依据 CC-BY 4.0 国际许可协议公开提供。
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发布于 2026 年 7 月 16 日。 下载 PDF 补充材料 电子邮件
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表面静电网络控制 pH 依赖性转换蛋白中疏水核心的重塑
Iain MH McDonald， Luis BP Socas， Max Walton-Raaby， Xiaorong Liu， Sathish Dasari， Benjamin G Emmanuel， Mahnoor S Butt， Subha Kalyaanamoorthy， Charles L Brooks III， Elizabeth M Meiering
bioRxiv 2026.07.16.738941； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.16.738941
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表面静电网络控制 pH 依赖性转换蛋白中疏水核心的重塑
Iain MH McDonald， Luis BP Socas， Max Walton-Raaby， Xiaorong Liu， Sathish Dasari， Benjamin G Emmanuel， Mahnoor S Butt， Subha Kalyaanamoorthy， Charles L Brooks III， Elizabeth M Meiering
bioRxiv 2026.07.16.738941； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.16.738941
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.16.738941v1?rss=1
🏷️ pH依赖性开关蛋白 蛋白质静电网络 疏水核心重塑 质子化调控 豆蔻酰基开关