NMR对酶催化动态过程的研究

  近年来我们从经典酶学研究和蛋白质结构生物学的研究中得到的都是静态的信息。我们知道酶的催化与蛋白质的内在动态过程是密切相关的。我们怎样对蛋白质的动态催化过程进行研究呢？

    Kern and colleagues应用NMR方法研究了在人类CypA（cyclophilin A）酶类的底物转换过程中的动态酶学过程。Cyclophilin酶类家族催化X（任何一种氨基酸）－脯氨酸肽键的顺反异构过程。

    以前对催化过程中酶动态过程的研究针对于酶分子整体或者某一点的研究，而NMR方法能在多个原子位点同时进行研究。Kern and colleagues研究了当CypA处于主动催化异构过程时蛋白质主干上160个氨基氮原子运动的情况。

    随着底物的加入，研究者发现那些对极快速运动敏感的NMR relaxation参数没有太大变化。他们观察到10个探针原子的R2参数对快速运动是敏感的。

    对这10个残基中的九个来说，它们大多数位于底物结合位点，K发现在底物结合和解离的时候，R2参数的变化是非常明显的。研究者还发现精氨酸55位的R2变化说明它在底物结合和进行异构化反应中都是重要的。

    因此R55是一个对催化非常重要的残基，通过这些数据，研究者已经能预言一个CypA反应的模型了。

    Kern and colleagues的研究对于研究酶动态过程开创了一个非常有效的途径，这个技术在酶动态研究中必将得到更广泛的应用。

ORIGINAL RESEARCH PAPERS

Eisenmesser, E. Z. et al. Enzyme dynamics during catalysis. Science 295, 1520-1523 (2002) | PubMed |

FURTHER READING

Falke, J. J. et al. A moving story. Science 295, 1480-1481 (2002) | PubMed |

WEB SITES

Encyclopedia of Life Sciences: Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy for monitoring molecular dynamics in solution

Dorothee Kern’s laboratory

(biosino)