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经典的变构理解最初建立于双态模型之上，例如 MWC 和 KNF 模型；在这些模型中，结构与功能通过低亲和力（T）态和高亲和力（R）态之间的转变而密不可分地联系在一起。在此，我们表明，酵母分枝酸变位酶（chorismate mutase, CM）为日益增多的传统 T/R 双态变构范式例外情形提供了一个生动范例。尽管 CM 在激活剂色氨酸（tryptophan, Trp）存在时表现出对 R 态的动态采样，提示其可能遵循构象选择（conformational selection, CS）机制，但我们提出了多个构象状态与催化活性相解耦的实例。通过核磁共振（NMR）谱学和动力学测定，我们鉴定出一些几乎完全处于 T 构象的 CM 变体却能够表现出最大活性，而另一些主要占据 R 构象的变体则仅具有较弱活性。将实验数据与参数化的 CS 模型进行定量比较后发现，二者可偏离高达两个数量级，从而排除了该体系中关于底物亲和力调控的最简单双态模型。我们提出，CM 中观察到的 T 到 R 转换是“附带性的”，即它是进化形成的能量景观的副产物；这种能量景观允许体系进入底物结合构象，但并不在机制上决定其亲和力。我们的研究结果表明，CM 中的变构调控可能并非由整体性的 T/R 状态驱动，而是由基态构象集合中的局部特征所驱动，并且这些特征可独立于全局 T/R 状态发挥作用。本研究进一步强调了一种正在形成的观点：仅仅观察到预先采样的活性构象，并不足以充分证明双态机制；这也进一步凸显了在蛋白质工程和变构研究中采用更深层次、基于构象集合视角的重要性。
对变构作用的经典理解最初建立在两态模型之上，例如 MWC 和 KNF 模型；在这些模型中，结构与功能通过低亲和力（T）态和高亲和力（R）态之间的转换而密不可分地联系在一起。在此，我们表明，酵母分支酸变位酶（chorismate mutase, CM）为不断增多的、偏离传统 T 与 R 两态变构范式的实例提供了一个生动的例证。尽管在激活剂色氨酸（tryptophan, Trp）存在时，CM 表现出对 R 态的动态采样，提示其可能遵循构象选择（conformational selection, CS）机制，但我们提出了多个构象状态与催化活性相互解耦的实例。借助核磁共振（NMR）谱学和动力学测定，我们鉴定出一些几乎完全处于 T 构象的 CM 变体却能够表现出最大活性，而另一些主要占据 R 构象的变体则仅具有较弱活性。将实验数据与参数化的 CS 模型进行定量比较后发现，二者之间的偏差最高可达两个数量级，这排除了最简单的两态模型对该体系中底物亲和力调控的适用性。我们提出，CM 中观察到的 T 向 R 转换是“附带性的”，即进化形成的能量景观的副产物；这种能量景观允许体系进入底物结合构象，但并不在机制上决定其亲和力。我们的研究结果表明，CM 中的变构调控可能是由基态构象系综的局部特征所驱动，而这些特征独立于整体性的 T/R 状态而发挥作用。本研究进一步凸显了一种正在兴起的观点：仅仅观察到预先被采样的活性构象，并不足以充分证明两态机制；同时也进一步强调，在蛋白质工程和变构研究中，需要更深入的、基于构象系综的研究视角。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.04.741757v1?rss=1
🏷️ 变构调控 构象选择 酵母分枝酸变位酶 核磁共振 蛋白质构象集合