研究膜相关本质无序蛋白质的新技术

内在无序蛋白(IDP)广泛存在于真核生物的蛋白质组中，在遗传信息转录和信号传导等生命过程中发挥着关键作用。除了通常具有高度重复性、亲水性和带电性以及编码简单的基因序列之外，IDP 还因其天然丰度和结构方面而与众不同，这成为蛋白质“无序功能范式”的基础。

在过去的二十年里，IDPs在人类疾病中的作用以及作为药物靶点的作用得到了积极的研究，而如何以高分辨率表征IDPs的高度灵活和异质构象仍然是该领域的关键问题。

超过15%的IDP分子在细胞内与膜结合，其内部动力学和磷脂双层内的整体(平移和旋转)运动与其理化性质和生物功能密切相关，但这些动态过程很难捕获和分析。通过常规结构分析方法进行定量表征。

中国科学技术大学龙东教授领导的研究小组开发了一种基于膜顺磁弛豫增强(mPRE)技术的IDP光谱方法，成功实现了离子流的高精度建模。 IDP 的内部构象、方向和浸入深度。研究结果发表在《美国化学会杂志》上。

在这项工作中，研究人员详细探索了膜内自旋探针分子的灵活性和移动性，以准确解释 mPRE 光谱数据，并提出了一种基于全原子模拟的加权三维(3D)网格模型，用于定量分析描绘自旋探针动力学对膜顺磁弛豫增强率的影响。

利用该模型的高计算效率，研究人员进一步开发了一种算法，该算法在支持信息(SI)中有详细介绍，用于通过 z- 的叠加来优化膜结合 IDP 的全局和内部运动自由度的方向。仅坐标，专为 mPRE 数据分析而定制，在隐式膜环境中构建 IDP 的全原子系综模型。

CD 3ε是负责 T 细胞抗原识别的 T 细胞受体 (TCR) 复合物的组成部分。CD 3ε胞质结构域(CD 3ε CD)包含基于免疫受体酪氨酸的激活基序(ITAM)，它与处于本质无序状态的脂质双层形成模糊复合物，并利用动态膜屏蔽来调节模糊复合物的信号传导活性。关键酪氨酸位点。

研究人员通过在隐式膜环境中应用IDP的全原子系综模型解决方案，解析了基于脂质双层中CD 3ε CD的分子动力学的系综。

mPRE 实验参数的整体在原子水平上绘制了 CD 3ε CD在膜不同区域的动态分布，并揭示了 ITAM 上不同酪氨酸位点的膜相互作用的关键差异，为 ITAM 的单磷酸化模式提供了新的机制解释。

这项工作中建立的 mPRE 光谱分析方法有望广泛促进各种功能膜 IDP 的原子分辨率研究。