蛋白質(zhì)與其配體結(jié)合后，蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變，從而調(diào)節(jié)了蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能，使它適合于某一特定功能的需要的這一類變化稱為變構(gòu)現(xiàn)象。蛋白質(zhì)變構(gòu)現(xiàn)象普遍存在于大多數(shù)蛋白質(zhì)中。在變構(gòu)蛋白與配體發(fā)生結(jié)合的時候，產(chǎn)生的多余的能量會導(dǎo)致蛋白質(zhì)構(gòu)型的變化。變構(gòu)作用被認為是一種長程的化學(xué)機械力。它在生物識別、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、跨膜分子機器和藥物設(shè)計等領(lǐng)域中都起著非常重要的作用。是否能夠利用蛋白質(zhì)自身變構(gòu)現(xiàn)象來精準(zhǔn)調(diào)控蛋白質(zhì)的自組裝有可能成為蛋白組裝領(lǐng)域一類新的手段。但是，截止目前，仍然沒有該方面研究涉及。
變構(gòu)蛋白調(diào)控機理示意圖
基于此，復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系閆強研究員課題組利用一種非常典型的變構(gòu)蛋白——鈣調(diào)蛋白來實現(xiàn)蛋白質(zhì)螺旋組裝體的可控調(diào)節(jié)。天然鈣調(diào)蛋白存在兩種變構(gòu)形式，在鈣離子存在下，鈣調(diào)蛋白可與吩噻嗪配體結(jié)合，導(dǎo)致蛋白構(gòu)象大幅折疊，處于收縮態(tài)；而在去除鈣離子后，蛋白會發(fā)生變構(gòu)，排出配體，轉(zhuǎn)變?yōu)榻庹郫B舒張態(tài)。當(dāng)修飾配體結(jié)構(gòu)后，鈣調(diào)蛋白可與修飾后配體結(jié)合，鈣離子的刺激可使蛋白發(fā)生構(gòu)象收縮，超分子組裝形成一維螺旋化的納米纖維結(jié)構(gòu)，螺距7nm；而逐步除去鈣離子后，蛋白構(gòu)象舒展，將導(dǎo)致蛋白螺旋纖維逐漸解螺旋。通過控制外部鈣離子水平，可以精準(zhǔn)調(diào)節(jié)蛋白螺旋纖維的螺旋度，使其螺距在7nm到39nm間變化。微小的蛋白質(zhì)構(gòu)型的變化可以實現(xiàn)納米尺寸上組裝體結(jié)構(gòu)的變化。他們期望可以利用該方法實現(xiàn)一系列基于化學(xué)機械力的蛋白質(zhì)精確可控自組裝。
該研究已在線發(fā)表于綜合類化學(xué)權(quán)威期刊Angew.Chem.Int.Ed.上，詳見Allostery-Activated Protein Self-Assembly Constructs Helical Microfilaments with Tunable Helicity. DOI:10.1002/anie.201801081.該論文第一作者為碩士生許妙苗，閆強研究員為通訊作者。
論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201801081/abstract
