固有无序蛋白质的序列特异性分配

由于IDP缺乏结构性以及高迁移率的特点，对其进行分析可能十分困难，但是核磁共振（NMR）可以提供有关这些迷人的大分子的序列特异性信息

在1H-15 N NMR实验中，脯氨酸信号通常是不可见的，这是由于它们的α-氨基上没有氢原子。然而，它们可以在维持灵活结构并防止IDP中形成二级基序方面发挥重要作用。4

ChemBioChem上最近发表了一篇文章，详细介绍了意大利研究人员如何利用13C直接检测NMR谱法检测IDP中的脯氨酸残基。他们的NMR谱是在布鲁克 AVANCE NEO质谱仪上获得的，该质谱仪配备了一个低温冷却探头，优化了13C直接检测。4

他们能够利用其技术生成一种IDP的脯氨酸指纹图谱，被称为CBP-ID4，成功检测出蛋白质中的所有45个脯氨酸残基，几乎没有质谱重叠。4

IDP的NMR谱

利用13C、15N和1H进行的3D三重共振实验通常可以完全分配球状蛋白的NMR信号。然而，IDP的灵活性意味着3D三重共振无法提供足够的分辨率来完成分配，而需要多维高分辨率。3,5,6

同一组意大利研究人员在Journal of Biomolecular NMR（《生物分子核磁共振杂志》）上发表了一篇文章，概述了他们如何利用13C直接检测APSY NMR实验来实现α-突触核蛋白的序列特异性分配。

他们使用了与先前研究相同的布鲁克 AVANCE NEO质谱仪和探针，能够分配α-突触核蛋白主链上肽键中C’和N原子的化学位移，获得沿蛋白质主链的氨基酸序列信息。

检测翻译后修饰

与所有蛋白质一样，IDP也会受到一系列翻译后变化的影响。这些修饰对NMR的检测和研究形成了挑战性。在捷克共和国马萨里克大学的科学家们最近发表的一篇论文中，描述了他们如何利用1D 31P NMR来检测IDP中磷酸化修饰的存在，以及如何利用2D 1H-13C, 1H-15N HSQC实验来鉴定磷酸化残基。他们的NMR谱是由布鲁克 AVANCE III HD质谱仪（现在的AVANCE NEO）获得的。7

它们的31P谱成功地证实了模型肽中的两个磷酸化位点，而HSQC实验则证实了酪氨酸是其模型蛋白中的磷酸化残基。7

结论

NMR是研究IDP结构和动力学特性的有力手段。新技术可以克服不完全分配、低化学位移分散以及检测IDP翻译后修饰带来的挑战。描述与生物相关的IDP可以帮助开发针对一系列疾病的新疗法。

参考文献:

1. ‘Structure and Function of Intrinsically Disordered Proteins’ —Tompa P, Fersht A, CRC, 2009.
2. ‘Application of NMR to studies of intrinsically disordered proteins’ — Gibbs EB, Cook EC, Showalter SA, Archives of Biochemistry and Biophysics, 2017.
3. ‘NMR contributions to structural dynamics studies of intrinsically disordered proteins’ — Konrat R, Journal of Magnetic Resonance, 2014.
4. ‘Prolines’ fingerprint in intrinsically disordered proteins’ — Murrali MG, Piai A, Bermel W, Felli IC, Pierattelli R, ChemBioChem, 2018.
5. ‘Intrinsically Disordered Proteins Studied by NMR Spectroscopy’ —Felli IC, Pierattelli R, Springer, 2015.
6. ‘13C APSY-NMR for sequential assignment of intrinsically disordered proteins’ — Murrali MG, Schiavina M, Sainati V, Bermel W, Pierattelli R, Felli IC, Journal of Biomolecular NMR, 2018.
7. ‘Efficient and robust preparation of tyrosine phosphorylated intrinsically disordered proteins’ —Brázda P, Sedo O, Kubícek K, Štefl R, BioTechniques, 2019.