Science子刊：理解蛋白质动力学和细胞过程调控的新方法

巴塞罗那IRB的科学家提出了一种基于联合进化信息、多尺度分子模拟和自由能方法的新方法。该研究描述了腺苷酸环化酶的一个非常简单的开关调节，腺苷酸环化酶是调节许多细胞过程的关键酶。

　　

   

   

图像:共同进化推动了生物分子调控功能空间的探索。

资料来源:Francesco Colizzi (IRB巴塞罗那)

细胞过程是通过不同蛋白质形状之间的平衡来调节的，这些蛋白质形状赋予这些分子有活性或无活性的功能。在细胞调控的复杂性中，蛋白质的首选形状(或构象)往往取决于与另一个分子(称为效应体)的结合，因此，这意味着同一蛋白质可以根据它所结合的效应体发挥不同的功能。因此，在分子水平上，蛋白质功能转化为蛋白质动力学，这是从细胞分裂到能量供应和细胞命运决定的所有细胞过程发展的关键。

由Modesto Orozco博士领导的巴塞罗那IRB分子建模和生物信息学实验室的研究人员开发了一种新的计算程序，可以发现和量化功能性蛋白质的形状，从而揭示细胞过程的分子细节。这项工作的重点是在变构调控下的蛋白质，这意味着它们的形状变化发生在远离效应的结合位点的区域。

利用这种方法，科学家们研究了腺苷酸环化酶(AC)的调节，AC是一种关键酶，参与控制多种细胞过程，包括调节多种激素的作用和调节能量代谢。这项工作揭示了交流功能动力学的一个惊人的简单的开/关调节。

Orozco博士解释说:“我们提出的方法可以用来更好地理解在变构调节(其中大部分)下的任何细胞通路的调节过程，并对制药和生物技术应用具有深远的影响。”也是巴塞罗那大学生物学院的高级教授。

基于之前关于共同进化信息的研究

新提出的方法是基于分子建模和生物信息学实验室以前的工作，专注于共同进化信息。多序列比对可以用来跟踪蛋白质的进化史，并可以检测到共同进化的氨基酸位置，然后利用这些信息来搜索天然的和替代的蛋白质结构。

这项研究的第一作者Francesco Colizzi博士说:“我们的工作利用共同进化信息来降低蛋白质调控中所有可能形状的复杂性，从而减少噪音，并将我们的注意力集中在少数功能形状上，这样我们就可以量化这些形状。”

DOI 10.1126 / sciadv.abj0786

Probing allosteric regulations with coevolution-driven molecular simulations