Exploring weak, transient protein--protein interactions in crowded in vivo environments by in-cell nuclear magnetic resonance spectroscopy.
Exploring weak, transient protein--protein interactions in crowded in vivo environments by in-cell nuclear magnetic resonance spectroscopy.
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探索弱，瞬态蛋白 - 通过细胞核磁共振光谱谱图在拥挤的体内环境中的蛋白质相互作用。
DOI：
10.1021/bi201287e
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发表时间：
2011-11-01
期刊：
影响因子：
2.9
通讯作者：
Gierasch LM
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wang Q;Zhuravleva A;Gierasch LM
生物学依赖于蛋白质在细胞内拥挤和异质环境中的功能相互作用，而功能性蛋白质相互作用通常是微弱和短暂的。因此，需要保留这些相互作用并提供有关它们的信息的方法。细胞内核磁共振波谱是研究蛋白质在细胞内行为的一种有吸引力的方法，因为它可以提供残基水平的结构和动力学信息。然而，有几个因素限制了蛋白质NMR光谱在细胞中的可行性，其中缓慢的旋转扩散是最重要的。在本文中，我们试图阐明蛋白质在细胞中翻滚的速度非常慢的原因，并在这样做，以了解细胞内的粘度和微弱的，短暂的相互作用如何调节蛋白质的流动性。为了解决这些问题，我们描述了三种模型球状蛋白在E.大肠杆菌细胞，使用2D异频NMR光谱。这些蛋白质具有相似的分子大小和球状折叠，但表面性质非常不同，事实上，它们在大肠杆菌中显示出非常不同的旋转扩散。coli细胞内环境。我们的数据是一致的细胞内粘度约8倍的水太低，是一个限制因素，观察小球状蛋白质的细胞内NMR光谱。因此，我们得出结论，瞬时与细胞质成分的相互作用显着和差异影响蛋白质的流动性，因此，他们的NMR检测。此外，我们认为，一个复杂的相互作用的总蛋白质电荷和疏水相互作用起着关键作用，在调节细胞中这些弱的分子间相互作用。
Biology relies on functional interplay of proteins in the crowded and heterogeneous environment inside cells, and functional protein interactions are often weak and transient. Thus, methods are needed that preserve these interactions and provide information about them. In-cell NMR spectroscopy is an attractive method to study a protein’s behavior in cells because it may provide residue-level structural and dynamic information. Yet several factors limit the feasibility of protein NMR spectroscopy in cells, and among them slow rotational diffusion has emerged as the most important. In this paper, we seek to elucidate the causes of the dramatically slow protein tumbling in cells and in so doing to gain insight into how the intracellular viscosity and weak, transient interactions modulate protein mobility. To address these questions, we characterized the rotational diffusion of three model globular proteins in E. coli cells using 2D heteronuclear NMR spectroscopy. These proteins have a similar molecular size and globular fold, but very different surface properties, and indeed, they show very different rotational diffusion in the E. coli intracellular environment. Our data are consistent with an intracellular viscosity approximately eight times that of water—too low to be a limiting factor to observing small globular proteins by in-cell NMR spectroscopy. Thus, we conclude that transient interactions with cytoplasmic components significantly and differentially affect the mobility of proteins and therefore their NMR detectability. Moreover, we suggest that an intricate interplay of total protein charge and hydrophobic interactions plays a key role in regulating these weak intermolecular interactions in cells.
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影响因子：
2.9
作者：
Barnes, Christopher O.;Pielak, Gary J.
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作者：
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10.1073/pnas.1009392108
发表时间：
2011-03-08
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Li C;Pielak GJ
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