Oxidation increases the strength of the methionine-aromatic interaction.
Oxidation increases the strength of the methionine-aromatic interaction.
复制标题
氧化增加了蛋氨酸 - 芳族相互作用的强度。
DOI：
10.1038/nchembio.2159
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发表时间：
2016-10
影响因子：
14.8
通讯作者：
Sachs, Jonathan N.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lewis, Andrew K.;Dunleavy, Katie M.;Senkow, Tiffany L.;Her, Cheng;Horn, Benjamin T.;Jersett, Mark A.;Mahling, Ryan;McCarthy, Megan R.;Perell, Gabriella T.;Valley, Christopher C.;Karim, Christine B.;Gao, Jiali;Pomerantz, William C. K.;Thomas, David D.;Cembran, Alessandro;Hinderliter, Anne;Sachs, Jonathan N.
蛋氨酸的氧化破坏了一系列蛋白质的结构和功能，但人们对这些扰动背后的化学原理知之甚少。通过量子力学计算，我们发现氧化使甲硫氨酸-芳香族相互作用基元（蛋白质折叠和蛋白质-蛋白质相互作用的驱动力）的强度增加了0.5 - 1.4千卡/摩尔。我们发现二甲基亚砜（一种蛋氨酸类似物）和芳香基团之间的非氢键相互作用在蛋白质数据库和剑桥结构数据库中都很丰富。模型肽的热变性和核磁共振实验表明，甲硫氨酸的氧化使相互作用稳定了0.5-0.6 kcal/mol。我们通过结合细胞生物学、电子顺磁共振波谱和分子动力学模拟来证实这些发现的生物学相关性：1)钙调素结构和动力学；2)淋巴毒素-α/TNFR1结合。因此，蛋氨酸-芳香基序是蛋白质对氧化应激的结构和功能敏感性的决定因素。
Oxidation of methionine disrupts the structure and function of a range of proteins, but little is understood about the chemistry that underlies these perturbations. Using quantum mechanical calculations, we show that oxidation increases the strength of the methionine-aromatic interaction motif—a driving force for protein folding and protein-protein interaction—by 0.5 – 1.4 kcal/mol. We find that non-hydrogen bonded interactions between dimethyl sulfoxide (a methionine analog) and aromatic groups are enriched in both the Protein Data Bank and Cambridge Structural Database. Thermal denaturation and NMR experiments on model peptides demonstrate that oxidation of methionine stabilizes the interaction by 0.5–0.6 kcal/mol. We confirm the biological relevance of these findings through a combination of cell biology, electron paramagnetic resonance spectroscopy and molecular dynamics simulations on 1) calmodulin structure and dynamics and 2) lymphotoxin-α/TNFR1 binding. Thus, the methionine-aromatic motif is a determinant of protein structural and functional sensitivity to oxidative stress.
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