ALA Scan può essere utilizzato per studiare il metallo proteico - legame?

Nel regno della biochimica e della biologia strutturale, la comprensione della complessa relazione tra proteine ​​e ioni metallici è di fondamentale importanza. Gli ioni metallici svolgono ruoli cruciali in numerosi processi biologici, tra cui la catalisi degli enzimi, la trasduzione del segnale e il mantenimento dell'integrità strutturale delle proteine. Una potente tecnica che è emersa come uno strumento prezioso nello studio delle interazioni proteiche - Ligando, incluso il legame metallico, è la scansione di alanina (ALA Scan). Come principale fornitore di servizi di scansione ALA, sono entusiasta di esplorare il potenziale di ALA Scan nel contesto di studi di legame di metallo proteico.

Cos'è Ala Scan?

La scansione di alanina è una tecnica di mutagenesi diretta dal sito in cui ogni residuo di aminoacidi in una proteina o peptide viene sistematicamente sostituito con un residuo di alanina. L'ALANINE è scelta perché ha una catena laterale relativamente semplice, un gruppo metilico, che minimizza gli effetti sterici ed elettronici rispetto ad altri aminoacidi. Creando una serie di mutanti singoli - alanina, i ricercatori possono valutare il contributo di ciascun residuo alla funzione generale, alla stabilità o all'affinità di legame della proteina.

Il principio di base dietro ALA Scan è che se la sostituzione di un particolare residuo con alanina porta a un cambiamento significativo nella proprietà di interesse (come l'affinità vincolante con uno ione metallico), allora quel residuo è probabilmente importante per l'interazione. Al contrario, se la sostituzione ha scarso o nessun effetto, il residuo può essere meno critico.

Metal - siti di legame nelle proteine

I siti di legame metallico nelle proteine ​​sono altamente specifici e spesso comportano una combinazione di residui di aminoacidi che coordinano lo ione metallico attraverso i loro gruppi funzionali a catena laterale. Gli aminoacidi comuni coinvolti nella coordinazione dei metalli includono istidina, cisteina, aspartato e glutammato. Ad esempio, l'istidina ha una catena laterale di imidazolo che può fungere da ligando per vari ioni metallici come zinco, rame e nichel. La cisteina contiene un gruppo tiolo che è particolarmente efficace nel legare ioni metallici morbidi come mercurio e cadmio.

Questi siti di legame in metallo possono avere geometrie diverse, come tetraedriche, ottaedriche o quadrate, a seconda dello ione metallico e dei residui di coordinamento. Comprendere la composizione e la struttura precise di questi siti è essenziale per chiarire il meccanismo della funzione proteica dipendente dal metallo.

Utilizzando ALA Scan per studiare il metallo proteico - legame

Identificazione dei residui chiave

Una delle applicazioni primarie della scansione ALA negli studi di legame metallico è identificare i principali residui di aminoacidi coinvolti nella coordinazione dei metalli. Mutando sistematicamente ciascun residuo in un sito di legame di metallo putativo con l'alanina e misurando l'affinità di legame della proteina mutante allo ione metallico, i ricercatori possono individuare i residui essenziali per l'interazione.

Ad esempio, considerare una proteina sospetta di aver legato uno ione di zinco. Eseguendo una scansione ALA sui residui nella regione di legame di zinco proposta, possiamo determinare quali residui sono direttamente coinvolti nel coordinamento dello zinco. Se la sostituzione di un residuo di istidina con alanina comporta una significativa riduzione dell'affinità di legame dello zinco, suggerisce fortemente che l'istidina è un residuo di coordinamento chiave.

Valutare il contributo dei residui non coordinanti

Oltre a identificare i residui di coordinamento, l'ALA Scan può anche essere utilizzata per valutare il contributo dei residui non coordinati al legame metallico. Questi residui non coordinati possono svolgere un ruolo nella stabilizzazione del sito di legame del metallo attraverso il legame idrogeno, le interazioni elettrostatiche o mantenendo la struttura complessiva della proteina.

Ad esempio, un residuo situato vicino al sito di legame del metallo può formare un legame idrogeno con uno dei residui di coordinamento, influenzando così l'orientamento e la stabilità del complesso di legame del metallo. Mutando questo residuo in alanina, possiamo valutare il suo impatto sull'affinità di legame del metallo e determinarne l'importanza nel meccanismo di legame generale.

Confrontando diversi ioni metallici

L'ALA Scan può anche essere utilizzata per confrontare il legame di diversi ioni metallici con una proteina. Diversi ioni metallici hanno proprietà chimiche diverse, come carica, dimensioni e geometria di coordinazione, che possono influire sulla loro interazione con la proteina. Eseguendo una scansione ALA per ciascun ione metallico e confrontando i risultati, possiamo ottenere approfondimenti sulla specificità del sito di legame del metallo e sui fattori che determinano la preferenza per un particolare ione metallico.

Ad esempio, una proteina può mostrare un'elevata affinità per gli ioni di rame ma bassa affinità per gli ioni di zinco. Confrontando i risultati della scansione ALA per il legame di rame e zinco, possiamo identificare i residui più critici per il legame del rame e comprendere le basi molecolari per la selettività.

Casi studio

Diamo un'occhiata ad alcuni esempi reali - mondiali di come ALA Scan è stato usato per studiare il legame del metallo proteico.

Esempio 1: una metalloproteina coinvolta nella catalisi degli enzimi

Considera un metalloenzima che richiede uno ione di zinco per la sua attività catalitica. Il sito attivo dell'enzima contiene un cluster di residui di istidina e glutammato che si sospettano di coordinare lo ione di zinco. Eseguindo una scansione ALA su questi residui, i ricercatori hanno scoperto che la sostituzione di un particolare residuo di istidina con alanina ha completamente abolito l'attività dell'enzima e la capacità di legame dello zinco. Ciò indicava che il residuo di istidina era essenziale sia per il legame con i metalli che per la catalisi.

Esempio 2: un peptide in metallo

Un peptide corto è stato progettato per legare uno ione di rame. La scansione ALA è stata utilizzata per determinare i residui che hanno contribuito al legame del rame. I risultati hanno mostrato che un residuo di cisteina e un residuo di istidina erano fondamentali per il legame, mentre altri residui hanno avuto un impatto minore. Queste informazioni sono state utilizzate per ottimizzare la sequenza peptidica per una migliore affinità di legame in rame.

I nostri servizi di scansione ALA

In qualità di fornitore di servizi di scansione ALA leader, offriamo una gamma completa di servizi per supportare gli studi di legame del metallo proteico. Il nostro stato - di - le strutture artistiche e il team esperto di scienziati garantiscono risultati di alta qualità.

Possiamo eseguire la scansione ALA su proteine ​​di varie dimensioni e complessità. Il nostro servizio include la progettazione e la sintesi dei mutanti di alanina, la purificazione delle proteine ​​mutanti e la misurazione dell'affinità di legame del metallo usando tecniche avanzate come calorimetria di titolazione isotermica (ITC) e risonanza plasmonica di superficie (SPR).

Forniamo anche analisi dettagliate e interpretazione dei risultati. I nostri scienziati lavoreranno a stretto contatto con te per comprendere i tuoi obiettivi di ricerca e fornire approfondimenti sul ruolo di ciascun residuo in metallo.

Se sei interessato ai peptidi relativi alla tua ricerca, offriamo una vasta gamma di prodotti. Ad esempio, puoi esplorare ilProteina di melanociti PMEL 17 (130 - 138) (umano). Abbiamo anche aminoacidi di alta qualità comeBoc - His (TRT) - OH [CAS n. 32926 - 43 - 5]ETBUO - Ste - Glu (Otbu) - OHQuesto può essere usato nella sintesi peptidica per gli esperimenti di scansione ALA.

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Riferimenti

1. Cunningham, BC, & Wells, JA (1989). Mappatura degli epitopo ad alta risoluzione delle interazioni HGH - recettori mediante mutagenesi di scansione alanina. Science, 244 (4908), 1081 - 1085.
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3. Sigel, A., & Sigel, H. (1996). Ioni metallici nei sistemi biologici: volume 32: interazioni metalliche - proteine. Marcel Dekker.