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 .

Лабораторный анализ

Многие биофизические методы, такие как кристаллография , ЯМР , электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) с использованием методов спиновой метки , круговой дихроизм (CD) , и FRET , могут использоваться для изучения конформационных изменений макромолекул. — 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 , 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 — 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 . с моделями эластичных сетей, такими как , можно использовать для исследования траекторий молекулярной динамики , а также известных структур . ProDy — популярный инструмент для такого анализа .

Примеры

Конформационные изменения важны для следующих процессов:

• катализ
• клеточная локомоция и моторные белки
• образование белковых комплексов
• ионные каналы
• механорецепторы и
• регулирующая деятельность
• транспорт метаболитов через клеточные мембраны

См. также

• Белковая динамика

Ссылки

• .

Примечания