鈣調(diào)蛋白多特異性識別的分子機制研究獲進展
中國科學院長春應用化學研究所電分析化學國家重點實驗室汪勁研究員和吉林大學物理學院博士研究生劉飛，通過分子動力學模擬的方法，提出了鈣調(diào)蛋白與其靶標在生物分子識別過程中混合的能量地貌景觀和機制，并揭示了這種混合機制和鈣調(diào)蛋白與多種靶標多特異性結(jié)合的重要聯(lián)系。該成果在美國科學院院報Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 114, E3927–E3934 (2017)上發(fā)表。?
鈣調(diào)蛋白是一種信號蛋白，它能與300多種靶標結(jié)合并把Ca2+離子信號傳遞到各種生物過程，從而實現(xiàn)基因調(diào)控，細胞骨架組織，肌肉收縮，信號轉(zhuǎn)導，代謝調(diào)控等多種功能。探索鈣調(diào)蛋白與多種靶標的多特異性識別的分子機制對理解這些生物過程至關(guān)重要。?
汪勁研究員課題組通過構(gòu)建介觀構(gòu)象轉(zhuǎn)變模型，用分子動力學的方法研究了同時涉及的鈣調(diào)蛋白質(zhì)局部構(gòu)象變化和結(jié)合靶標全局構(gòu)象變化的結(jié)合過程。對于鈣調(diào)蛋白和結(jié)合靶標的識別過程，他們發(fā)現(xiàn)了非典型“誘導擬合”，非典型“構(gòu)象選擇”和“同時結(jié)合折疊”的混合能量地貌景觀，并揭示了這種混合機制和鈣調(diào)蛋白與多種靶標多特異性結(jié)合的重要聯(lián)系。發(fā)現(xiàn)還指出，這種復雜機制是由于分子間各種潛在相互作用和生物分子柔性的協(xié)調(diào)作用所決定。鈣調(diào)蛋白經(jīng)過生物進化而來的天然結(jié)構(gòu)和其靶標特殊的天然結(jié)構(gòu)，會導致其結(jié)合過程選擇各種不同但最優(yōu)的結(jié)合方案。最終導致了高親和力和特異性，這無疑使生物分子間多特異性結(jié)合的概率大大增加。?
這項研究為蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)多特異性結(jié)合這一課題提供了一個全局的量化的物理機制，豐富了我們對生物分子相互識別作用的認識。
（電分析化學國家重點實驗室）
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非典型“誘導擬合”，非典型“構(gòu)象選擇”和“同時結(jié)合折疊”的混合的能量地貌?
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