使用核磁共振研究动态蛋白质复合物

大多数蛋白质只与一个或几个配体相互作用，但轻链8（LC8）是一个特殊的例子，这个蛋白质有一百多个结合对象，从病毒蛋白和运动蛋白到参与细胞分裂的蛋白质。

在俄勒冈州立大学生物化学和生物物理学系，Elisar Barbar教授及其同事一直在研究LC8蛋白相互作用网络的结构、组装和调节，以及这些相互作用如何影响众多基本的细胞功能。

在最近的一次采访中，Barbar评论道，LC-8结合蛋白的一个共同特征是，它们都是内在无序的。无序是内在无序蛋白（IDPs）如何发挥作用的一个重要方面。由于缺乏稳定的三级结构，这些蛋白质不会折叠成一个紧密的原生状态，只呈现一个或几个活性结合点。相反，它们以不同程度的无序性对许多相互转换的构象进行采样，其中一些还可以与几个折叠的蛋白质结合。

为了识别和描述在IDPs中采样的各种构象以及伴随结合的变化，俄勒冈州立大学的研究团队使用核磁共振（NMR）技术。Barbar解释说：“你可以确定无序的序列，然后准确地确定哪些无序的氨基酸与另一个蛋白质结合，以及何时/为何一个调节器结合而另一个不结合。”

LC8的一个重要结合伙伴是dynein中间链（IC），这是一个在细胞内转运分子负荷的大型复合体。Barbar和其同事一直在研究抓住负荷的dynein区域。具体来说，他们一直在研究负荷在哪里与这个复合体结合，是什么在调节负荷的移动，以及一旦到达目的地，复合体如何释放负荷。Barbar解释说，其中一个有趣的方面是，额外的蛋白质与dynein结合并调节负荷的结合；这些调节器告诉dynein要携带什么负荷以及何时移动它。

利用核磁共振，Barbar和团队确定了dynein IC的一个大的无序区域（大约300个氨基酸的长度），这是许多负荷调节蛋白结合的区域。他们发现，在这个无序链的一个部位的结合会改变同一无序区域上一个遥远部位的调节蛋白的结合。只要有一个改变无序区蛋白质序列的基因突变，就能改变远处部位的结合，影响细胞功能。Barbar认为这可能是一些疾病的分子基础，她的团队目前正在调查哪些特定的氨基酸残基或突变与基本的细胞功能有关。

“我们的目标是了解生物医学系统中LC8-IDP蛋白复合物的基本细胞功能，”她说，“然后我们可以在更广泛的领域应用我们所理解的，包括一种疾病如何破坏LC8-IDP双联体的基本功能....，这反过来可以导致这种疾病如何被防止破坏的药物所治疗。”

核磁共振技术对Barbar和团队开展的工作至关重要，俄勒冈州立大学最近成功拨款购置了一台多用户 800 MHz 核磁共振波谱仪。Barbar说，这将是俄勒冈州场强最高的核磁共振，"这台仪器将支持该地区的其他大学，鼓励新的合作项目，而且最关键的是，将使我们能够不断开发创新方法，以揭示动态的大型蛋白质复合物如何工作"。