无标记光学方法观察单一内在无序蛋白质从无序状态向有序状态的转变

《npj Biosensing》：Label-free optical observation of disordered-to-ordered transitions in single intrinsically disordered proteins

　　

摘要

内在无序蛋白（IDPs）以及含有内在无序区域（IDRs）的结构化蛋白缺乏明确的三级结构，这些蛋白与阿尔茨海默病和癌症等疾病的发病机制有关。迄今为止，由于这些蛋白的结构异质性，对单个、未标记的IDPs/IDRs进行实验观察面临重大挑战，这限制了集合技术全面捕捉其特性的能力；而单分子测量则需要特定位点的修饰或非生理条件，从而干扰了它们的天然生物物理特性。在这里，我们首次通过光学捕获技术，并利用纳米孔光镊子对单个IDPs/IDRs进行观察，实现了对其构象动态的实验研究。研究结果表明，与大小相似的球状蛋白相比，IDPs/IDRs的构象变化更为显著。我们发现，糖原合成酶激酶3-β（GSK3β-tau）对天然tau-441的磷酸化会诱导其结构紧凑化，并降低其构象动态。此外，我们还观察到在68 kDa的Src相关蛋白（Sam68）与G8.5 RNA结合的过程中，其N端区域发生了从无序到有序的转变。这些发现表明，纳米孔光镊子是一种强大的工具，有助于我们更深入地理解IDPs/IDRs，并进一步揭示它们在相关疾病中的作用。