基于固体核磁共振方法的蛋白质组装体三维结构解析

蛋白质组装体广泛存在于生物体内,具有相关生物学功能或与人类的重要疾病密切相关.蛋白质组装体分子量大,通常难以溶解和结晶,限制了常用的结构研究手段如X射线晶体学和液体NMR等在其高分辨三维结构解析中的应用.固体核磁共振技术(ssNMR)在难溶、非结晶样品的三维结构解析中具有独特的优势,尤其随着固体NMR硬件包括高场磁体和高性能的探头、固体NMR多维脉冲实验技术和样品制备技术特别是同位素标记技术的快速发展,固体NMR已经成为了蛋白组装体三维结构解析的重要手段.在样品制备方法方面,强调了样品制备条件的优化对得到构象均一样品的重要性,以及丰富的同位素标记方法的使用对固体NMR谱图分辨率提高的重要作用.同时多种脉冲序列如质子驱动自旋扩散技术(PDSD),偶极辅助旋转共振技术(DARR),质子辅助重偶技术(PAR)或转移回波双共振技术(TEDOR)等的建立和发展为结构约束条件收集提供了基本的技术方法.此外,固体NMR与其它实验技术如扫描透射电镜(STEM),冷冻电镜(Cryo-EM)等和理论模拟方法的联用能显著地提高固体NMR的能力,从而能解析分子量更大、结构更复杂的蛋白质组装体的三维结构.本文以Aβ纤维和T3SS针状体的三维结构解析为例介绍固体NMR在蛋白质组装体结构研究的最新实验方法,重点介绍最新的距离约束条件获取的实验方法进展,以及固体NMR与其它实验和理论模拟研究手段的联用在蛋白质组装体结构解析上的最新进展,期望有助于读者对固体NMR技术在蛋白质组装体的三维结构解析方面的研究进展有所了解.