Protein functional dynamics from the rigorous global analysis of DEER data: Conditions, components, and conformations.
Protein functional dynamics from the rigorous global analysis of DEER data: Conditions, components, and conformations.
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DOI：
10.1085/jgp.201711954
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发表时间：
2021-11-01
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Mchaourab HS
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hustedt EJ;Stein RA;Mchaourab HS
DEER光谱可用于研究蛋白质的构象平衡。在本教程中，我们说明了DEER数据的严格的全球分析，以定量分析这些平衡，以确定在不同的生化条件下的不同中间体的群体。自20世纪60年代自旋标记方法出现以来，人们已经认识到自旋标记揭示大分子动力学维度的潜力。然而，它是脉冲电子顺磁共振光谱的发展，以检测自旋标记和交钥匙仪器的可用性之间的偶极耦合在21世纪世纪，实现了自旋标记的全部承诺。双电子-电子共振（DEER）光谱已广泛应用于通道，转运蛋白和受体。在这些研究中，在不同生化条件下获得的自旋标记对之间的距离分布报告了大分子的构象状态，阐明了生物功能的关键运动。这些实验研究促进了对DEER光谱数据进行严格分析的方法的发展，沿着的还有将这些分布整合到结构模型中的方法。在本教程中，我们描述了一种基于模型的方法，以获得对应于功能相关蛋白质构象的距离分布的最小组分量，这些构象具有一组定义这些构象之间平衡的分数振幅。重要的是，我们回顾和阐述的误差分析，反映了各种参数的不确定性，严格的光谱数据的结构解释的关键步骤。
DEER spectroscopy can be used to investigate the conformational equilibria of proteins. In this tutorial, we illustrate the rigorous global analysis of DEER data to quantitively analyze these equilibria to determine the populations of distinct intermediates under varying biochemical conditions. The potential of spin labeling to reveal the dynamic dimension of macromolecules has been recognized since the dawn of the methodology in the 1960s. However, it was the development of pulsed electron paramagnetic resonance spectroscopy to detect dipolar coupling between spin labels and the availability of turnkey instrumentation in the 21st century that realized the full promise of spin labeling. Double electron-electron resonance (DEER) spectroscopy has seen widespread applications to channels, transporters, and receptors. In these studies, distance distributions between pairs of spin labels obtained under different biochemical conditions report the conformational states of macromolecules, illuminating the key movements underlying biological function. These experimental studies have spurred the development of methods for the rigorous analysis of DEER spectroscopic data along with methods for integrating these distributions into structural models. In this tutorial, we describe a model-based approach to obtaining a minimum set of components of the distance distribution that correspond to functionally relevant protein conformations with a set of fractional amplitudes that define the equilibrium between these conformations. Importantly, we review and elaborate on the error analysis reflecting the uncertainty in the various parameters, a critical step in rigorous structural interpretation of the spectroscopic data.
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DOI：
10.1021/acs.jpcb.1c03666
发表时间：
2021-05-27
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--
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