固态核磁共振揭示氟离子通道渗透机制

2023年8月23日，中国科学院中国科学技术大学石超伟课题组发表题为《脂质体中Fluc通道的氟化物渗透机制》的论文。固态核磁共振”，《科学进展》。该团队采用氟离子通道蛋白Fluc-Ec1结合氘代和19 F标记方法，为膜蛋白核磁共振(NMR)研究开辟了新途径。

核磁共振不仅可以深入了解分子结构，还可以观察其动态特性。这些见解对于理解蛋白质等大生物分子的功能机制非常宝贵。随着高速魔角旋转技术的进步，固态核磁共振波谱的分辨率显着提高。理论上它超越了液体核磁共振的分子量限制，逐渐应用于复杂生物分子系统动态构象的研究。然而，低信号强度和分辨率的挑战仍然存在，限制了其在固态生物分子核磁共振研究中的广泛应用。氢和氟原子由于其高旋磁比和强 NMR 信号，成为 NMR 观测的理想候选者。

Fluc-Ec1蛋白由约130个氨基酸组成，具有独特的结构，对氟离子具有高选择性。研究人员研究了磷脂双层中的 Fluc-Ec1 构象，并通过密码子延伸方法将 4-(三氟甲基)-l-苯丙氨酸 (tfmF) 引入前庭空间。成功的19 F- 19 F 自旋扩散从 tfmF 转移到具有 -116.4 ppm 化学位移的F -离子，表明高 F- 离子溶液中前庭中的F -离子结合(F 0位点)。研究人员直接通过1 H- 1检测水-蛋白质相互作用H自旋扩散实验，其中结合水的磁化可以转移到蛋白质，并确定F 1位点的自旋类型是H 2 O而不是19 F。

研究人员深入研究了其结构和功能，提出了一种新的氟离子渗透模型，为理解Fluc通道的渗透和门控机制提供了科学基础。

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