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一种探索蛋白质结构-功能关系的新思路:UPS策略 精选

已有 4306 次阅读 2016-9-27 02:12 |系统分类:科研笔记

今年又一篇文章发在Scientific Reports了,文章本身不大,有纪念价值的是这是我第一次命名了一种实验策略:Unstructured Peptide-insertion Screening,简称UPS (沾一下某快递公司的光:P)

http://www.nature.com/articles/srep33827

蛋白质是生命功能的主要执行者,要理解它们是怎样工作的,蛋白结构-功能关系的研究就不可或缺。要研究蛋白的功能,现在研究的思路就是在氨基酸序列水平引入改变,然后观察改变了的蛋白和原始野生型蛋白的功能差异。引入什么样的改变呢?主流的做法有三种:

1. 点突变:把某个特定的氨基酸变成另外一个

2. 嵌合体: 把氨基酸序列上同源,但是功能上却有所差异的两个蛋白中相互对应的部分进行交换,看交换后的嵌合体蛋白会表现出怎样的性质。

3. 大段氨基酸序列删除或替换

这三种主流的实验策略各有所长,应用的场景也各不相同。而我们这次文章,引入了一种比较独特的策略,即在研究对象的各个结构域之间插入无特定结构的短肽,来实现把蛋白质里面不同的结构域从功能上分离开来。


具体的讲,我们这次还是以温度和辣的感受器TRPV1离子通道为模式蛋白,它可以大致分为N端,跨膜区和C端三个不同的结构域。如上图所示,我们在这三个结构域的交界处插入了从3个残基到12个残基长度不等的无特定结构短肽,从而实现了分别把N端或者C端与跨膜区在功能上分离。我们发现,隔离N或者C端之后,TRPV1通道还是具有感受温度,感受辣椒素的功能,从而提示该通道负责感受高温和辣椒素的部分都在跨膜区里。

我们去年和今年的两篇文章都表明了辣椒素的结合口袋就在TRPV1的跨膜区,所以这篇文章的结果支持了我们之前的工作。更有趣的是决定TRPV1的温度感受功能的区域,因为它至今仍然是一个未解之谜:世界上不同的实验室有的说是N端,有的说是C端,有的说是孔区外侧,还有的说是整个蛋白。我们现在的结果指向TRPV1的孔区就能感受温度了。

UPS策略也有自己的问题,主要是两个:一是对短肽的插入位置和短肽的长度很敏感,二是把两个结构域隔离开的有效性。这次我们一共做了16个突变,只有3个有功能(上图中绿色的位点),还不到20%的概率... TRPV1的N端和C端都控制这个通道的钙依赖的失活,所以我们通过观察失活的改变来判断短肽有没有发挥把两个结构域隔开的效果。但是,这样的办法也只是没有办法的办法,并不是很完善的。所以,UPS策略的改进空间还很大。




http://blog.sciencenet.cn/blog-796366-1005275.html

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