量化药理伴侣与正常折叠蛋白瞬时未折叠状态的结合亲和力

配体与部分或完全未折叠蛋白的结合，可能在细胞伴侣和药理学伴侣促进蛋白正确折叠的机制中发挥关键作用。然而，对于通常处于折叠状态的蛋白，定量测定配体对其未折叠态的结合亲和力颇具挑战性，因为通常用于破坏天然折叠结构的方法也会影响配体结合。我们采用单分子力谱技术，在不改变溶液条件的情况下使单个蛋白分子发生去折叠，并观察配体与未折叠态之间的相互作用。我们聚焦于戊聚糖多硫酸酯（PPS），这是一种抗朊病毒药理学伴侣，先前研究表明其可与朊病毒蛋白的天然态以及部分或完全未折叠态发生相互作用。通过光镊捕获银行田鼠朊病毒蛋白（BvPrP）分子，我们测定了PPS结合对其构象动力学的浓度依赖性影响。我们发现，PPS不仅稳定了BvPrP的某些部分未折叠中间态，也稳定了其完全未折叠态。值得注意的是，随着PPS浓度降低，其与未折叠态而非折叠态结合的倾向增强，这意味着PPS对未折叠态具有更高的亲和力。根据未折叠态与折叠态之间相对的结合量，我们估计PPS与PrP未折叠态的结合强度约为其与天然态结合强度的100倍。这些结果进一步支持了未折叠态很可能在朊病毒错误折叠和传播过程中发挥重要作用这一观点。更为普遍地说，这些结果展示了如何估算配体对瞬态、不稳定状态的结合亲和力。

配体与部分或完全展开蛋白质的结合，可能在细胞伴侣和药理学伴侣的作用机制中发挥关键作用，从而促进蛋白质正确折叠。然而，对于通常处于折叠状态的蛋白质而言，定量测定配体对其展开态的结合亲和力颇具挑战性，因为通常用于 destabilize native fold 的方法也会影响配体结合。我们采用单分子力谱技术，在不改变溶液条件的情况下展开单个蛋白质分子，并观察配体与展开态之间的相互作用。我们重点研究了多硫酸戊聚糖（pentosan polysulfate，PPS），这是一种抗朊病毒药理学伴侣，已有研究表明其可与朊病毒蛋白的天然态以及部分或完全展开态相互作用。我们测量了在光镊中固定的田鼠朊病毒蛋白（bank vole prion protein，BvPrP）分子中，PPS结合对构象动力学的浓度依赖性影响。结果发现，PPS不仅稳定了BvPrP的某些部分展开中间态，也稳定了其完全展开态。引人注目的是，随着PPS浓度降低，其结合展开态而非折叠态的倾向增强，这意味着PPS对展开态具有更高的亲和力。根据展开态与折叠态之间的相对结合量，我们估算出，PPS与朊病毒蛋白展开态的结合紧密程度约为其与天然态结合的100倍。这些结果进一步支持了展开态在朊病毒错误折叠与传播过程中可能具有重要作用这一观点。更为普遍地说，本研究展示了如何估算配体对瞬态、不稳定状态的结合亲和力。

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🏷️ 药理伴侣 蛋白质折叠 朊病毒蛋白 单分子力谱 配体结合亲和力