격리에 의해 결정의 내(6s)-5,6,7,8-테트라하이드로폴레이트와 바인딩 E.coli DHFR 복잡한
의 구조 eDHFR:FH4 이진 복잡한 결정되었으로 분자 교체를 사용하 eDHFR:Folate:NADP 를 닫을 원한 복잡한(PDB ID: 7DFR)50. 도에 도시 된 바와 같이. 도 2 에 도시 된 바와 같이,명확한 전자 밀도는 공 정제 된 내인성 리간드를 확인한다. 이것은 삼각 평면 기하학 의 에스 2 씨 6 에 에프 2 이진 복합체 유사한 결정화 조건에서 얻은.
리간드 복합체의 기원은 결정 수확의 시기이며,따라서 결정 성장의 지속 기간이라는 것을 확인했습니다. 도 1 에 도시 된 시간 코스 연구. 도 3 에 도시된 바와 같이,결정 성장의 다른 날에 결합된 리간드의 전자 밀도의 변화에 따라 결정화 설정 후 약 2-3 일 후에 결정화 4 에서 결정화 2 의 붕괴(결정화 6 위치에서 결정화 3 에서 결정화 2 의 전이에 반영됨)가 발생하였음을 밝혀냈다.
이것은 우리의 지식에 처음으로 본격적인 단일 도메인 바인딩된 단일 도메인 복합 단지를 격리 되었습니다. 결정 수확(보충 그림 2)의 각 시점에서 적어도 두 개의 독립적인 복제에 의해 부패의 시간 과정을 확인 했다. 1). 리간드의 붕괴의 시간 과정에 따른 중간 전자 밀도는 결합 된 리간드의 벤조일 고리의 씨 6 위치 및 수반되는 회전에서 스티 3 에서 스티 2 전이를 명확하게 나타낸다(그림 1). 3). 이것은 순방향 촉매 방향의 전이 상태 리간드 형태와 유사 할 수 있습니다. 결정 성장 동안 관찰 된 고순도 고순도 고순도 고순도 고순도 고순도 고순도 고순도 고순도 고순도 고순도 고순도 고순도 고순도 고순도 고순도 고순도 고순도 고순도 고순도 고순도 고순도 고순도 그것은 또한 아마 결정화 방울 결정 성장 하는 동안 어둠 속에서 실 온에서 배양 했다 고려 빛에 의해 유도 되지 않습니다. 우리는 또한 2 일,3 일,14 일 최대 7.5 개월에 수확하기 전에 최대 20 분 동안 크리스탈 담금을 도입 할뿐 아니라 환원제 디티오트레이톨 또는 트리스(2-카르복시에틸)포스핀과 공동 결정화를 테스트했습니다. 다시 말하지만,이러한 절차는 리간드 전자 밀도 변화의 재현성에 영향을 미치지 않았다 질적으로 붕괴 시간 과정을 따라 이 연구에서 확인 된 결정 형태의 복합체(보충 그림 2). 1). 따라서,그것은 현재 결정 화 프로토콜 우선적으로 결정화 내인성 복합 단백질 샘플에서 공동 정제 하 고 결정의 붕괴는 우리가 테스트,산소의 유한 수준에서 산화로 인해 가능성이 조건 하에서 돌이킬 수 없는 가능성이 높습니다. 또한,본 발명에 따른 본 발명의 실시예에 의하면,본 발명에 따른 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 실시예에 따른 따라서,왜 오랫동안 추구해 왔던 복합체 4 복합체가 얻기 어려웠는지에 대한 신비는 그 본질적인 불안정성으로 드러난다. 화학적으로 불안정한 복잡한 구조를 얻는 우리의 성공의 열쇠는 여기에서 확인 된 결정화 조건 하에서 2 일 이내에 잘 분산 된 결정을 적시에 수확하는 것입니다. 또한,이 분야의 조사는 많은 결정학 19,20,24,28,29,32,43,45,47,48,50,51,52 및,13,15,17,19,25,26 연구에 적용 투석 관심있는 외인성 리간드를 도입하기 전에 내인성 리간드를 제거합니다. 단백질 샘플의 투 석 또는 추가 기판 또는 제품의 도입 없이 복잡 한 내 인성 고환 4 바인딩된 결정 화 조건을 확인 했습니다. 우리는 현재의 결정화 조건이 다음과 같은 다른 형태보다 결정화 된 형태를 선호한다고 가정합니다.이 복합체의 구조 특성상,이 복합체는 폐색된 형태를 채택한다(그림 1 참조). 4 및 5). 이 모든 지상 상태 촉매 사이클(게시물 수 소화물 전송 및 스피 2 에 스피 3 변환 씨 6)의 이진 및 삼원 복합체 폐색된 형태에서 발생 하는 것이 좋습니다 이전 연구 결과와 일치 합니다. 이 때문에 입체적 충돌의 기 pterin 의 링 FH4 로 니코틴아미드의 링 NADP(H),발생할 수 있는 폐쇄 형태의 Met20 반복(그림. 5)12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,35,36,37,38. 그림에 표시된 바와 같이. 반 데르 발스 접촉 및 활성 부위 잔류 물 및 물과의 유리한 극성 상호 작용을 갖는다. 또한,상기 염 브릿지는 상기 염 브릿지들 중 하나로서,상기 염 브릿지는 상기 염 브릿지들 중 하나로서 상기 염 브릿지들 중 하나로서 상기 염 브릿지들 중 하나로서 상기 염 브릿지들 중 하나로서 상기 염 브릿지들 중 하나로서 상기 염 브릿지들 중 하나로서 상기 염 브릿지들 중 하나로서 상기 염 브릿지들 중 하나로서 상기 염 브릿지들 중 하나로서 상기 염 브릿지들 중 하나로서 상기 염 브릿지들 중 하나로서 상기 염 브릿지들 중 하나로서 상기 염 브릿지들 중 하나로서 상기 염 브릿지들 중 하나로서 상기 염 브릿지들 중
수소 결합 네트워크를 통해 메트 20 루프와 에프 4 를 연결하는 두 개의 물 분자가 있습니다. 4). 이러한 상호 작용은 이전에보고 된(6 아르 자형)-5,10-디다 자 테트라 히드로 폴 레이트(디다 자 테트라 히드로 폴 레이트)에서 부재합니다. 이 발생할 수 있습니다 관찰에 차이 Met20 형태에서는 아날로그 비교 FH4 복잡한(그림. 5). 사용 가능한 유일한 구조에서 PDB 는 닮 Met20loop 구조에서 FH4 복잡은 5-formyl-FH4 복잡한(그림. 5,PDB ID:1JOM)51 두 eDHFR-nanobody allosteric 억제 단지에는 대상이 다른 DHFR epitopes 와 nanomolar 선호도(보충 Fig. 28,29. 5-formyl-FH4 복잡한 보존 브리징 물 사 Glu17(NH)FH4(N10)로 FH4 복잡한에도 불구하고,그들의 서로 다른 공간 그룹 P61 및 P212121 각각합니다. 5-Formyl-FH4 으로도 알려진 엽산 또는 leucovorin,는 FDA 의 승인을”구조”마약 방지를 위한 해로운 영향의 methotrexate 동안 chemotherapy53. 전자 밀도(그림 2)는 전자 밀도가 낮은 전자 밀도를 나타냅니다(그림 2).전자 밀도(그림 2).전자 밀도(그림 2).전자 밀도(그림 2). 4),리간드의 다른 부분보다 축을 중심으로 결합 회전의 장애 또는 더 많은 자유를 암시합니다.
물 네트워크 뿐만 아니라,우리는 현재의 구조 비교에 따라 복잡 하 고 느린 제품 릴리스에서 안정화 상호 작용의 구조적 기원을 발견. 우선,반 데르 발스가 접착제 17 측쇄와의 접촉은 용매로부터 추가적인 차폐를 초래한다(그림 1). 4)기판 또는 제품 아날로그에 존재하지 않는 것(6 아르)-5,10-디다 자트 테트라 히드로 폴 레이트 착물 12,20,24,45. 둘째,이 명확한 전자 밀도의 세 가지 대안 중추 conformations 의 보존 Ile14-Gly15 미드 결합을 제안하는 엔트로피 기여하의 안정성 FH4 복잡한에서는 지역에 유연성 Met20 루프 앵커(Fig. 4). 특히,이전의 변이 발생 연구에 따르면,일레 14 는 메트 20 루프의 유연성을 제어하는 데 매우 중요하지만,모두 느린 수소화물 전달 속도,결정 구조의 개방형 구조에서 관찰 된 메트 20 루프의 높은 유연성,1 차 운동 동위 원소 효과의 온도 의존성 증가 및 하이브리드 질량에서 계산 된 높은 전이 상태 활성화 에너지를 보여 주었다. 세번째로,벤조일 고리의 회전은 정전기적으로 유리한 엣지-투-면으로 연결된다. 5,확장 된보기,그림. 6)54,55. 이러한 구조적 변화의 기능적 함의는 또한 벤조일 고리의 수반되는 회전의 관찰에 의해 뒷받침된다. 3). 이 연구에서는 수소화물 전달을 늦추는 돌연변이의 영향과 더불어 정상 상태 속도 상수의 2 배 증가와 제품 방출 속도의 20 배에서 50 배 정도의 증가를 보여 주었다.
특히 대장균 대폭발전소 시스템의 동적 특성을 고려할 때,여기서 관찰된 안정적인 폐색된 대폭발전소 복합체(동적 경관의 낮은 자유에너지 중간체)는 느린 생성물 방출 속도론(대폭발전소 해리율,대폭발전소 촉매 사이클의 속도 제한 단계)의 기초가 될 수 있다. 이전 나노 이완 분산 연구에 따르면,대장균의 촉매 순환의 각 단계는”유도 된 적합”메커니즘이 아닌”형태 선택”을 따릅니다 15. 결과적으로,반응 좌표를 따라 각 단계의 미세한 속도는 효소 15 의 구조적 샘플링 속도(예:신속한 수소화물 전달 또는 속도 제한 생성물 방출에 적합한 전이 상태)에 의존한다. 이것은 접지 상태가 더 안정되고 여기 된 하위 상태와 더 다를수록 그러한 형태를 샘플링하는 데 필요한 자유 에너지 비용이 더 크다는 것을 의미합니다. 이 경우 활성 사이트 및 유연한 메트 20 루프의 재구성이 반드시 필요합니다. 수 소화물 전송 화학 단계에 대 한 하위 인구 흥분된 상태(누구의 지상 상태 미카엘리스 복잡 한 폐쇄된 형태)폐색된 형태를 채택 한다. 그러나 제품 출시 단계에 대한 하위 인구 여기 상태는 폐쇄 형 형태를 채택합니다. 반응 좌표를 따라,현재 관찰 된 이진수 복합체는 이진수 복합체 사이에 존재한다. 1). 둘 다 보조 인자의 니코틴 아미드 모이어티가 활성 사이트 15 에서 멀어지는 폐색 된 형태를 채택합니다. 속도 제한 제품 출시 단계 15 동안”폐쇄 된 여기 된 하위 상태”를 샘플링하려면 폐색 된 접지 상태로부터의 활성 사이트 재구성이 발생해야합니다. 이 연구에서 포획 된 안정한 촉매 중간체 에 의해 표현된다. 2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년 12 월 1 일,2015 년:실험 결과,실험 결과,실험 결과,실험 결과,실험 결과,실험 결과,실험 결과,실험 결과,실험 결과,실험 결과,실험 결과,실험 결과,실험 결과. 이는 보조 인자가 결합 될 때 제품 방출이 가속화되고 구조적 샘플링 속도가 증가 함을 나타냅니다. 2015 년 12 월 15 일,2015 년 12 월 15 일,2015 년 12 월 15 일,2015 년 12 월 15 일,2015 년 12 월 15 일,2015 년 12 월 15 일,2015 년 12 월 15 일,2015 년 12 월 15 일,2015 년 12 월 15 일,2015 년 12 월 15 일,2015 년 12 월 15 일,2015 년 12 월 15 일,2015 년 그러나 우리는 기대,,그 보조 인자 바인딩 흥분된 하위 상태,닫힌된 적합성에 있을 이전에 기반으로 제안 된 이완 분산 연구의 인구를 증가할 것 이다 15. 이 일관 되 게,우리는 관찰 하는 삼항 복잡 한에(또한 별도 결정 화 조건 하에서 우리의 연구에서 결정)구조,메트 20 루프 무질서 되었다. 이 보조 인자 활성 사이트에서 가리키는 니코틴아미드 잔기와 결합 될 때 구조적 샘플링 속도 향상 하 여 리간드 교환을 촉진 하는 보조 인자의 일반적인 메커니즘을 제안 합니다.
에 FH4 복잡한,사이의 거리 FH4 과산화 벤조일링(C1ʹ)및 Phe31(Cz)은 4.93Å,이는 상당히 짧은 의(~0.3–0.6Å)보다 해당 거리에서 현재 FH2 이전에 보고 FH2 단지(PDB ID:1RF7,4PDJ)20,24 는 5.22,5.55,5.32Å,각각합니다. 두 개의 독립적인 전산 연구에서 강조 했다. 수소화물 전달 반응이 일어남에 따라 미카엘리스 복합체로부터 전이 상태로 대응하는 거리가~0.3 으로 단축되고,전이 상태와 반응 생성물 사이에 이 거리(~0.01)의 차이가 거의 없다는 것을 계산하였다 27. 혼합 양자/고전 분자 역학을 사용하는 또 다른 연구는 반응이 반응물에서 전이 상태로 진화함에 따라 대응하는 거리를~1 로 더 극적으로 단축 할 것을 제안했습니다. 따라서,우리의 결정 학적 관측은 이전 전산 모델링 제안,어느 정도 복잡 한 전이 상태의 물리적 특성을 유지와 일반 계약에 있습니다. 이것은 또한 촉매 사이클 샘플 낮은 거짓말 흥분된 상태에서의 각 중간 그의 형태 유사 지상 상태 구조 이전 또는 다음 중간체 15 의 동적 에너지 풍경에 대 한 이전 관찰과 일치 합니다. 효소는 전이 상태를 안정화시키기 때문에,반응 생성물 복합체로의 전이 상태의 물리적 특성의 이월에 기인 할 수있다. 이것은 촉매 사이클 32 동안 필요한 종 특이 적 구조적 변화 이외에 여기에서 결정된 오랫동안 추구 된 복합체로부터 제안된다.
나노몰 결합 친화도 저발현 억제제를 갖는 저발현 억제제의 폐색된 복합체의 특성화
엑스레이 결정학은 저발현 꽉 억제제를 갖는 저발현 억제제의 복합체도 또한 폐색된 형태를 나타냄을 보여준다. 이 Met20 루프를 채택한 구조에서 AMPQD 복잡는 유사한 것의 복잡한 삼 anti-diabetic 비구아니드 펜 포르 민고 NADP 를 PDB(ID: 52. 다른 한편으로는,FDA 승인되는 화학요법 에이전트 methotrexate 이전에 보여 주는 X-ray crystallography24,47,NMR48 고,하나의 분자 kinetics49 바인딩하에서 폐쇄 DHFR 구조(그림. 7). 단백질 형태의 이러한 불일치는 세 가지 억제제 모두가 공통적 인 구조적 특징을 공유하기 때문에 예상치 못한 것이었다:펜포르민의 비구 아니 드 그룹,암팩트의 디아 미노 피리 미딘 그룹 및 메토트렉세이트의 디아 미노 테린 그룹,각각은 유연한 링커를 갖는 페닐 그룹에 연결되어있다. 그러나,대응하는 방폭형 억제제-억제제 복합체의 구조적 중첩에서 면밀한 검사(그림 1). 7)보다는 메틸 아미노 링크 그룹의 methotrexate(결석에서 펜 포르 민고 AMPQD)위치를 점령했는 결과에 잠재적인 입체와 충돌 Met20 반복하면 그것을 채택했는 내포 구조에서 펜 포르 민고 AMPQD 합니다. 우리는 이전에 시연 AMPQD 표시되는 상대적으로 높은 기본 설정(세 겹 줄일 IC-50Ki)억제를 위한 eDHFR 통해 인간의 DHFR46. 전자에 대한 더 높은 종 특이성. 아미노 페닐 꼬리 그룹과 메틸렌 링커 46 이 부족하다. 현재 결정 구조는 종 특이성에 대 한 그럴듯한 기계 론 적 설명을 제공 합니다.,구조적 평형의 차이에 기인 한 인간 대 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 지압 적 전자는 독점적으로 닫힌 형태에서 관찰되는 반면,후자는 다음에 논의 된 바와 같이 폐쇄 형 및 폐색 형 모두에서 더 높은 구조적 유연성 샘플링을 보여줍니다.
클러스터링을 기반으로 한 클러스터링의 비교. 8 및 보충도. 3)는 인간 디프테리아가 독점적으로 폐쇄 형(촉매 적으로 유능한)을 채택하는 반면,디프테리아가 폐쇄 형 및 폐색 형 모두로 훨씬 더 유연하다는 것을 나타냅니다. 폐색 된 형태는 빈도가 낮습니다(17%). (그림 12). 9)는 거의 표현되지 않는다(보충 그림. 3). 이 두 가지 주요 질소 원자의 위치는 헤테로 사이클에 강하게 보존되어 있으며 꼬리에 분명한 차이가 있습니다. 이것은 새로운 전략을 개발하기 위한 DHFR 억제제를 대상으로 내포 eDHFR conformations. 우리는 또한 약물 내성을 퇴치하기위한 전략을 제안합니다. 보충 그림에 도시 된 바와 같이. 반 데르 발스 봉투에 미묘한 차이가 있습니다. 트리메토프림가드형질환의 탈출 변이체는 또한 억제 기능을 차단하는 돌연변이를 가지고 있다. 상호 작용의 차이를 연구함으로써 이러한 상호 작용 차이를 최소화하는 다른 리간드를 검색 할 수 있습니다. 이것은 억제제 결합을 감소시키는 돌연변이가 또한 결합 친화성을 감소시킬 수 있음을 보장 할 수 있습니다.