Dinamika proteina igra ključnu ulogu u različitim funkcijama. Intracelularno okruženje značajno utiče na dinamiku proteina, posebno na intrinzično poremećene proteine (IDP).
Istraživačka grupa predvodila je prof. Zhang Lihua sa Instituta za hemijsku fiziku u Dalianu (DICP) Kineske akademije nauka (CAS), u saradnji sa doc. Prof. Gong Zhou sa Instituta za istraživanje nauke i tehnologije za precizna merenja CAS-a, predložio je strategiju koja koristi in-vivo hemijsko umrežavanje i masenu spektrometriju (in-vivo KSL-MS) za dekodiranje dinamičke strukture proteina unutar ćelija.
In-vivo KSL-MS je potencijal za analizu dinamičke strukture proteina unutar ćelija zbog svoje velike propusnosti, visoke osetljivosti i niskih zahteva za čistoćom proteina.
Ova studija je objavljena u Angevandte Chemie International Edition 5. jula.
AlphaFold, prethodno predloženi metod predviđanja strukture proteina, kombinuje nove arhitekture neuronskih mreža i procedure obuke koje se zasnivaju na evoluciji strukturnih obrazaca i integraciji fizičkih i geometrijskih ograničenja.
U ovoj studiji, istraživači su koristili prethodnu strukturu dobijenu od AlphaFold2 kao prethodnu informaciju i kombinovali in-vivo KSL-MS podatke sa različitim metodama proračuna strukture kako bi procenili kompatibilnost između struktura i informacija o unakrsnom povezivanju. Oni su rekonstruisali dinamičke strukture različitih proteina unutar ćelija.
Oni su se fokusirali na proteine sa više domena i predložili strategiju za tretiranje domena kao celine, koristeći KSL-MS podatke između domena za modeliranje dinamičkih struktura proteina unutar ćelija. Oni su okarakterisali dinamičke strukture tri multi-domenska proteina, naime kalmodulina, hnRNP A1 i hnRNP D0.
Što se tiče IDP-a, oni su uveli dve komplementarne strategije karakterizacije strukture: jedna je uključivala direktno pretvaranje KSL-MS podataka u ograničenja udaljenosti za proračun strukture IDP-a, dok je druga strategija koristila nepristrasno uzorkovanje korišćenjem simulacija molekularne dinamike svih atoma, nakon čega je usledila evaluacija i odabir uzorkovane strukture na osnovu KSL-MS podataka. Koristeći ove dve strategije, dekodirali su konformacije ansambla dva visoko pokretna proteina grupe visoke pokretljivosti unutar ćelija, HMG-I/I i HMG-17.
„Naša studija pruža tehničku podršku za dublje razumevanje molekularnih mehanizama koji su u osnovi proteinske funkcionalnosti u ćelijskom mikrookruženju“, rekao je prof. Zhang.
