anisotropik mekanik protein

Read Also

Banyak proses biologis menghasilkan kekuatan, dan protein telah berevolusi untuk melawan dan menanggapi ketegangan di sepanjang sumbu kekuatan yang berbeda. Single-molekul spektroskopi kekuatan memungkinkan untuk wawasan ke dalam perilaku molekul protein di bawah kekuatan dan mekanisme protein folding secara umum. Di sini, kita telah menggunakan src SH3 untuk menyelidiki efek sumbu menarik yang berbeda di bawah rezim kekuatan rendah diberikan oleh perangkap optik. Kami menemukan bahwa protein ini kooperatif dilipat kecil menunjukkan respon anisotropik untuk memaksa, protein lebih tahan mekanis untuk memaksa diterapkan sepanjang sumbu memanjang dibandingkan dengan memaksa diterapkan tegak ke untai β terminal. Pada sumbu longitudinal, kita amati perilaku biphasic biasa mengungkapkan switch kekuatan-diinduksi dalam mekanisme berlangsung menunjukkan adanya dua jalur paralel berlangsung.Sebuah varian spesifik lokasi selektif dapat mempengaruhi salah satu jalur. Jadi, bahkan sederhana ini dua negara protein menunjukkan lintasan berlangsung kompleks mekanik, mengakses jalur berlangsung beberapa di bawah rezim rendah kekuatan perangkap optik, jalur berlangsung spesifik tergantung pada sumbu perturbasi dan gaya yang diterapkan.

Banyak proses seluler seperti protein lipat / berlangsung, degradasi protein, dan asam nukleat splicing adalah proses mekanik di mana kekuatan memainkan peran fisiologis yang signifikan. Munculnya-molekul tunggal spektroskopi kekuatan telah memungkinkan pengamatan dari peristiwa ini pada resolusi belum pernah terjadi sebelumnya dan menghasilkan rincian mekanistik signifikan. Pendekatan kekuatan spektroskopi molekul tunggal juga telah memberikan wawasan pemahaman dasar kita tentang bagaimana protein melipat dan terungkap. Dalam percobaan berlangsung mekanik, hak istimewa gaya yang diterapkan arah tertentu dalam ruang sepanjang yang reaksi yang terdefinisi dengan baik-yaitu koordinasi, perpanjangan end-to-end dari molekul-muncul sebagai metrik alami dari tingkat reaksi. Lokasi negara transisi sepanjang koordinat reaksi yang didefinisikan dapat ditentukan secara langsung dari percobaan tersebut. Informasi ini, dalam kombinasi dengan pendekatan teoretis baru-baru ini, dapat memberikan informasi rinci tentang lanskap energi protein bebas lipat.

Beberapa studi telah meneliti faktor-faktor yang mempengaruhi respon mekanik protein di bawah kekuatan, sebagian besar penelitian ini berada di bawah rezim kekuatan tinggi dari mikroskop kekuatan atom (AFM). The "stabilitas mekanik" mengacu pada gaya rata-rata protein yang berlangsung pada tingkat beban yang diberikan. Karena sebagian besar penelitian ini AFM yang dilakukan di bawah tingkat loading tinggi, mereka jauh dari ekuilibrium; stabilitas mekanik mencerminkan kemungkinan kinetik terungkap dan karena itu bukan merupakan ukuran stabilitas dalam arti termodinamika. Studi-studi eksperimental telah menyebabkan saran bahwa pribumi-negara topologi mengatur stabilitas mekanik. Secara umum, β-sheet protein tampaknya mekanis kuat dari α-heliks protein. Jaringan ikatan hidrogen antara helai β yang berdekatan dapat bertindak sebagai penjepit resistansi mekanik. Selain itu, sisi-rantai interaksi dan jangka panjang kontak di luar wilayah penjepit mekanik juga telah ditunjukkan untuk memainkan peran dalam menentukan respon dari protein di bawah kekuatan.

Kombinasi eksperimen AFM, rekayasa protein, dan dinamika molekul (MD) simulasi telah mengungkapkan banyak tentang jalur berlangsung mekanik. Studi semacam telah menunjukkan bahwa protein struktural mirip dapat mengakses jalur yang berbeda berlangsung mekanik. Studi pada domain I27 dari Titin, di mana perantara berlangsung menjadi dihuni pada tingkat beban tinggi, menyoroti kompleksitas mekanik berlangsung. Percobaan ini juga menunjukkan bahwa jalur berlangsung mekanik diakses pada kekuatan-kekuatan tinggi berbeda dari yang diamati dalam denaturant-induced jalur nol kekuatan berlangsung.

Geometri dari aplikasi kekuatan (yaitu, sumbu dari gaya yang diberikan sehubungan dengan topologi protein) juga berperan dalam respon mekanik protein. Kasar simulasi menunjukkan bahwa protein mengikuti lintasan berlangsung berbeda sepanjang geometri menarik yang berbeda. Eksperimen AFM dan simulasi MD telah menunjukkan bahwa kekuatan berlangsung rata-rata bervariasi dengan menarik geometri.

Sampai saat ini, bagaimanapun, hampir semua percobaan menganalisis respon mekanik protein di bawah geometri menarik yang berbeda telah mengandalkan AFM spektroskopi dengan tingkat pembebanan yang tinggi, dan berlangsung terjadi pada pasukan yang relatif tinggi. Menggunakan pinset optik, bagaimanapun, seseorang dapat menerapkan kekuatan di rendah, kemungkinan fisiologis, tingkat loading dan memperoleh informasi mekanistik lebih dekat dengan keseimbangan. Rendah seperti memaksa lintasan berlangsung sering diasumsikan mencerminkan berlangsung tanpa adanya kekerasan. Dalam percobaan ini, geometri menarik mudah didefinisikan oleh penempatan residu sistein unik yang berfungsi sebagai jangkar poin. Pendekatan ini digunakan untuk menerapkan gaya pada berbagai daerah lisozim T4, dalam studi mengevaluasi kooperatititas interdomain. Anehnya, data menyarankan bahwa geometri menarik tidak mempengaruhi lintasan berlangsung. Di sini, kita telah meneliti peran menarik geometri pada lintasan berlangsung menggunakan metodologi perangkap optik pada domain SH3 src.

Domain src SH3 adalah protein dua-negara yang sederhana lipat terdiri terutama dari helai β yang telah ditandai secara ekstensif dalam larutan. Kami menyelidiki respon src SH3 kekuatan mekanik di bawah dua sumbu menarik yang berbeda. Salah satu sumbu adalah berorientasi longitudinal relatif terhadap untai β terminal, dan sumbu lainnya berorientasi ortogonal ke alur ini.Kekuatan longitudinal (sejajar dengan untai β terminal) diharapkan dapat menghasilkan "geser" dari untaian β, sedangkan gaya ortogonal (tegak lurus terhadap untai β terminal) akan diharapkan untuk "unzip" helai. Sebab, dalam kasus terakhir, ikatan hidrogen yang pecah berurutan daripada bersamaan, geometri unzipping diperkirakan akan mengganggu lembar β di bawah pasukan berlangsung rata-rata.