В биохимии конформационное изменение — это изменение формы макромолекулы, часто вызванное факторами окружающей среды.
Макромолекула обычно гибка и динамична. Его форма может меняться в ответ на изменения окружающей среды или других факторов; каждая возможная форма называется конформацией, а переход между ними называется конформационным изменением. Факторы, которые могут вызывать такие изменения, включают температуру, рН, напряжение, свет в хромофорах, концентрацию ионов, фосфорилирование или связывание лиганда. Переходы между этими состояниями происходят в различных масштабах длины (от десятых долей Å до нм) и во времени (от нс до с) и связаны с функционально значимыми явлениями, такими как аллостерическая передача сигналов и ферментативный катализ.
Лабораторный анализ Многие биофизические методы, такие как кристаллография, ЯМР, электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) с использованием методов спиновой метки, круговой дихроизм (CD), водородный обмен и FRET, могут использоваться для изучения конформационных изменений макромолекул. Интерферометрия с двойной поляризацией — это лабораторный метод, способный предоставить информацию о конформационных изменениях в биомолекулах.
Недавно для изучения конформационных изменений в белках был применен особый нелинейно-оптический метод, называемый генерацией второй гармоники (ГВГ). В этом методе зонд, активный второй гармоникой, помещают в участок, который подвергается движению в белке за счет мутагенеза или неспецифического присоединения, и белок адсорбируется или специфически иммобилизуется на поверхности. Изменение конформации белка приводит к изменению чистой ориентации красителя относительно плоскости поверхности и, следовательно, к изменению интенсивности пучка второй гармоники. В образце белка с четко определённой ориентацией можно количественно определить угол наклона зонда в реальном пространстве и в реальном времени. В качестве зондов можно также использовать неприродные аминокислоты, обладающие активностью второй гармоники.
В другом методе применяются электропереключаемые биоповерхности, где белки помещаются поверх коротких молекул ДНК, которые затем протаскиваются через буферный раствор с применением переменного электрического потенциала. Измеряя их скорость, которая в конечном итоге зависит от их гидродинамического трения, можно визуализировать конформационные изменения.
«Наноантенны», сделанные из ДНК — новый тип наноразмерных оптических антенн — могут быть прикреплены к белкам и генерировать сигнал посредством флуоресценции об их отчетливых конформационных изменениях.
Вычислительный анализ Рентгеновская кристаллография может предоставить информацию об изменениях конформации на атомном уровне, но стоимость и сложность таких экспериментов делают вычислительные методы привлекательной альтернативой. Анализ нормального режима с моделями эластичных сетей, такими как модель сети Гаусса, можно использовать для исследования траекторий молекулярной динамики, а также известных структур. ProDy — популярный инструмент для такого анализа.
Примеры Конформационные изменения важны для следующих процессов:
Транспортеры ABC катализ клеточная локомоция и моторные белки образование белковых комплексов ионные каналы механорецепторы и механотрансдукция регулирующая деятельность транспорт метаболитов через клеточные мембраныKimball’s Biology pages , Cell Membranes
См. также База данных конформационного разнообразия белков Белковая динамика База данных макромолекулярных движений (molmovdb)
Ссылки Фрауэнфельдер, Х. Новый взгляд на движения белков. Nature 338, 623—624 (20 апреля 1989 г.) . Датчики с электропереключаемыми биоповерхностями
Примечания
Категория:Белки Категория:Ферменты