解析 CBM2 的结合模式：相似折叠结构如何实现不同的底物偏好

内容形式：摘要译文

理解碳水化合物结合模块（CBM）底物识别与选择性背后的机制，对于开发新的生物技术应用至关重要。CBM家族2（CBM2）的许多成员倾向于结合晶体型底物，尽管具有相似的折叠结构，却表现出多样的底物特异性。我们在此表明，CBM2的特异性无法仅依据序列和折叠结构加以解释。相反，CBM2与晶体表面的特异性结合取决于拓扑互补性、疏水性脱水作用以及氢键相互作用之间的平衡。我们比较了ScCBM2和BaCBM2在纤维素、几丁质和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）上的结合模式，并考察了蛋白质与底物的相关性质。通过分子动力学（MD）模拟和核磁共振（NMR）实验，我们探究了这些CBM的表面拓扑结构、水合状态、溶剂可及性及静电性质。结果表明，这两种CBM可能以相反的取向结合晶体型底物；沿芳香族三联体的疏水相互作用与π-堆积相互作用，以及其两侧的氢键相互作用之间的协同作用，共同决定了它们的取向。我们进一步表明，芳香族三联体处较高的水密度与较高的底物亲和力相关。最后，我们利用NMR弛豫和溶剂顺磁弛豫增强（sPRE）实验，探究了BaCBM2与PET纳米颗粒及其单体双（2-羟乙基）对苯二甲酸酯（BHET）之间的相互作用动力学，揭示出参与PET结合的是一系列瞬态、低占比状态。这些认识阐明了驱动CBM2底物识别的多种因素之间的相互作用，并凸显了在未来CBM2研究中评估表面水合状态和蛋白质动力学的重要性。

关键词：碳水化合物结合模块 · 底物特异性 · 分子动力学模拟 · 核磁共振 · 蛋白质-底物相互作用 · 芳香族相互作用

原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.13.758739v1?rss=1