Le proteine intrinsecamente disordinate (IDP) si trovano ampiamente nei proteomi degli eucarioti e svolgono ruoli chiave nei processi vitali come la trascrizione delle informazioni genetiche e la segnalazione. Oltre ad essere solitamente altamente ripetitivi, idrofili ed elettricamente carichi e a codificare semplici sequenze di geni, gli IDP si distinguono anche per la loro abbondanza naturale e gli aspetti strutturali, che diventano la base del "paradigma disordine-funzione" delle proteine.
Negli ultimi due decenni, il ruolo degli IDP nelle malattie umane e come bersagli farmacologici è stato studiato attivamente, mentre come caratterizzare le conformazioni altamente flessibili ed eterogenee degli IDP ad alta risoluzione rimane una questione chiave in questo campo.
Più del 15% delle molecole IDP sono legate alla membrana nelle cellule e le loro dinamiche interne e i movimenti complessivi (di traslazione e rotazionali) all'interno dei doppi strati fosfolipidici sono strettamente correlati alle loro proprietà fisico-chimiche e alle funzioni biologiche, ma questi processi dinamici sono difficili da catturare e caratterizzato quantitativamente mediante metodi convenzionali di analisi strutturale.
Un gruppo di ricercatori guidati dal Prof. Long Dong dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina (USTC) ha sviluppato un metodo di spettroscopia IDP basato sulla tecnica di miglioramento del rilassamento paramagnetico della membrana (mPRE), che ha ottenuto con successo una modellazione ad alta precisione del conformazioni interne, orientamenti e profondità di immersione degli sfollati interni. I risultati sono stati pubblicati nel Journal of American Chemical Society .
In questo lavoro, i ricercatori hanno esplorato in dettaglio la flessibilità e la mobilità delle molecole della sonda di spin all'interno della membrana per un'interpretazione accurata dei dati spettrali mPRE e hanno proposto un modello di griglia tridimensionale (3D) ponderato basato su simulazioni di tutti gli atomi per analisi quantitative raffigurante l'effetto della dinamica della sonda di rotazione sul tasso di miglioramento del rilassamento paramagnetico della membrana.
Sfruttando l'elevata efficienza computazionale del modello, i ricercatori hanno sviluppato ulteriormente un algoritmo dettagliato nelle Informazioni di supporto (SI) per ottimizzare gli orientamenti dei gradi di libertà di movimento globali e interni degli IDP legati alla membrana tramite sovrapposizione di z- solo coordinate, su misura per l'analisi dei dati mPRE, costruendo un modello di insieme di tutti gli atomi di IDP in un ambiente di membrana implicito.
CD3ε è un componente del complesso del recettore delle cellule T (TCR) responsabile del riconoscimento dell'antigene delle cellule T. Il CD3ε dominio citoplasmatico (CD3εCD ) contiene motivi di attivazione basati sulla tirosina degli immunorecettori (ITAM) e forma un complesso fuzzy con doppi strati lipidici in uno stato intrinsecamente disordinato e regola l'attività di segnalazione del complesso fuzzy utilizzando la schermatura dinamica della membrana dei siti chiave della tirosina.
I ricercatori hanno risolto l'insieme basandosi sulla dinamica molecolare di CD3εCD nei doppi strati lipidici applicando una soluzione modello di insieme di tutti gli atomi di IDP in un ambiente di membrana implicito.
L'insieme dei parametri sperimentali mPRE mappa la distribuzione dinamica di CD3εCD in diverse regioni della membrana a livello atomico e rivela differenze chiave nelle interazioni di membrana di diversi siti di tirosina su ITAM, fornendo una nuova spiegazione meccanicistica per il modello di monofosforilazione di ITAM.
Si prevede che il metodo di analisi spettroscopica mPRE stabilito in questo lavoro faciliterà ampiamente gli studi sulla risoluzione atomica di vari IDP di membrana funzionali.
Ulteriori informazioni: Hong Jin et al, Interpretazione quantitativa dell'insieme del miglioramento del rilassamento paramagnetico della membrana (mPRE) per lo studio delle proteine intrinsecamente disordinate associate alla membrana, Journal of the American Chemical Society (2023). DOI:10.1021/jacs.3c10847
Informazioni sul giornale: Giornale dell'American Chemical Society
Fornito dall'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina
