科學(xué)家利用非極性包裝獲高穩(wěn)定膜蛋白

北京大學(xué)深圳研究生院與美國(guó)加州大學(xué)合作利用非極性包裝獲得高度穩(wěn)定的膜蛋白。該成果在線發(fā)表于《科學(xué)》。

膜蛋白作為生物膜功能行使的主要承擔(dān)者，一直是生物學(xué)家重點(diǎn)研究的對(duì)象。相較于水溶性蛋白，膜蛋白的設(shè)計(jì)十分困難，主要原因在于人們對(duì)能顯著影響膜蛋白穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)特征知之甚少。

“在水溶性蛋白質(zhì)的折疊與穩(wěn)定中起主導(dǎo)作用的疏水相互作用，因?yàn)榱字p分子層中的脂質(zhì)非極性脂肪鏈的天然疏水隔絕，對(duì)于膜蛋白跨膜區(qū)域的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的能量學(xué)貢獻(xiàn)微不足道；相反，跨膜區(qū)域的空間包裝的破壞（比如引入空隙或空間沖突）則會(huì)大大損害膜蛋白天然折疊的穩(wěn)定性。”論文共同通訊作者、北京大學(xué)深圳研究生院特聘副研究員劉利軍說(shuō)。

實(shí)驗(yàn)人員以受磷蛋白為模板，利用分子動(dòng)力學(xué)模擬，通過(guò)改變氨基酸系列，設(shè)計(jì)了一系列穩(wěn)定五聚卷曲螺旋簇；同時(shí)，通過(guò)對(duì)卷曲螺旋特有的七肽重復(fù)區(qū)的特定位點(diǎn)進(jìn)行微調(diào)，他們獲得了高度穩(wěn)定的耐高溫、耐還原劑和耐蛋白質(zhì)變性試劑的膜蛋白。該結(jié)構(gòu)通過(guò)超離心分析和X-光晶體結(jié)構(gòu)等方法得到確證。

該研究是首次主要利用非極性包裝獲得高度穩(wěn)定的膜蛋白，證明了膜蛋白的設(shè)計(jì)原則已經(jīng)取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，同時(shí)為利用非極性相互作用設(shè)計(jì)穩(wěn)定膜蛋白提供了重要的模型基礎(chǔ)。