发展新型研究蛋白质结构和动力学的核磁共振残留偶极耦合方法

当蛋白质分子量较大时（>40KDa），原子核快速横向弛豫导致信噪比减弱，限制了核磁共振方法解析结构的应用。残留偶极耦合方法的出现提升了核磁共振解析结构的能力。但是如何产生独立的﹑可控的蛋白质在各向异性排列介质中取向，获得更多的残留偶极耦合减少对传统基于NOE的核磁共振结构解析技术的依赖，一直是一个难题。本项目拟从两个方向来攻克这一难题，即发展新型聚丙烯酰胺排列介质和调节蛋白质电荷分布。研究不同径向压缩对聚丙烯酰胺材料物理性质的影响，探讨排列介质纤维状病毒pf1与蛋白质作用机制，准确预测各种因素如静电，范德华力，分子动力学对于排列取向的贡献。我们拟以蛋白质GB3为模型体系验证实验设计并改进理论模型，找到获得独立取向的新途径。该项目的成功实施将有助于突破现有核磁共振结构解析分子量限制，提高结构解析精度，更大可能地发挥该技术的优势。

残留偶极耦合方法在核磁共振解析蛋白质结构过程中发挥重要作用。本项目拟以蛋白质GB3为模型，通过研究其与排列介质的相互作用机制，从而调控该蛋白在介质中的排列取向，获得独立的残留偶极耦合数据。我们的研究表明GB3与排列介质纤维状病毒pf1的主导作用是静电，即GB3的侧链带电电荷与Pf1表明氨基酸的电荷相互作用。通过突变蛋白质表面电荷能够改变其在pf1中的排列，但是准确预测蛋白质的表面电荷与pf1的静电作用是非常困难的。进一步的研究表明，蛋白质的介电常数、盐浓度、温度等都会影响蛋白质静电作用。本项目的实施加深了蛋白质与pf1静电作用机制的理解，并为更加深入的静电作用研究提供了新思路。