Page 40 - No30

NMR SPEKTROSZKÓPIA

izotópokat építve be az epesav molekulákba, majd ezeket mintegy
szűrőként alkalmazva, távolságkényszerek meghatározásával a
ligandum C-nel/ N-nel kötésben levő H-atomja(i) és a fehérje
13
15
(korábban hozzárendelt) H-atomjai között. A ligandumok
kötőüregbe való dokkolását segítette a gerincatomok kémiai
eltolódás-változásainak feltérképezése az aminosav szekvencia
mentén (5a. ábra). Ez tükrözi mind a ligandum okozta direkt
változást az egyes aminosavak környezetében, mind pedig a
kötődés hatására bekövetkező szerkezeti változást a fehérje
egészében. Amint azt az 5b. ábrán látjuk, négy fő régióban
találunk különbségeket az üres (apo, görögül “hiány”) és a kötött
(holo, görögül “teljes”) forma között: a hélixek pozíciójában a
“hordó” tetején, az EF-béta szálakban, valamint a C/D és a G/H
β-szálakat összekötő kanyar régiókban. Az atomi szintű
háromdimenziós szerkezet meghatározásával azonosíthatjuk a
ligandumokat stabilizáló másodlagos kölcsönhatásokat a
kötőüregben (5c. ábra).
Sokáig fejtörést okozott a kutatóknak, hogy a ligandumok
hogyan jutnak be a fehérje belsejében található kötőüregbe. Más
fehérjék esetében is gyakran előfordul, hogy a funkció
beteljesítéséhez egy eltemetett belső régiónak valamilyen módon
hozzáférhetővé kell válnia, fel kell – ha csak részlegesen is –
nyílnia. A fehérje belső mozgásait vizsgáló NMR vizsgálatok a
humán epesav-kötő fehérje esetében is ezt sejtették.
Megfigyelték ugyanis is a kutatók, hogy az üres fehérjében jelen
van egy lassú (ms) mozgás (6a. ábra), amely jó egyezést mutat a
ligandumkötés – független mérésekből származó – sebességével.
A konformációs cserefolyamat az alap- és egy kis populációban
jelenlevő (2-4 %) magasabb energiájú állapot között
ligandumkötés hatására megszűnik, ami az egyensúly eltolódását
jelzi a kötött fehérje számára termodinamikailag kedvezőbb
konformáció irányába. A kutatók felfigyeltek arra is, hogy a
fehérjének azokban a szegmenseiben a legintenzívebb a Összetettségük miatt ugyanis elengedhetetlen a szerkezet,
fluktuáció a két állapot között, ahol a ligandummal történő dinamika, és funkció együttes szemlélete. De hasonlóan így van
kölcsönhatás következtében legnagyobb mértékű a szerkezeti ez más molekulák és molekuláris kölcsönhatások vizsgálatánál is.
változás, azaz az E/F és a G/H régiókban (5b. és 6a. ábrák). Ily módon az NMR spektroszkópia – más fizikai és biológiai
Majd sikerült azt is kimutatni, hogy a magasabb energiájú kísérleti módszerekkel kombinálva - elengedhetetlen eszköze az
állapot a komplexált fehérjére emlékeztető konformációval új, kívánt tulajdonsággal rendelkező molekulák fejlesztésének az
rendelkezik. Vagyis a ligandum távollétében az üres hI-BABP- ipar és az élettudományok számos területén. Bízunk benne, hogy
fehérje konformációs sokasága kis százalékban eleve tartalmazza írásunkkal betekintést nyújtottunk nem pusztán egy fontos és
azt a geometriai elrendeződést, amely majd a ligandum napjainkban elterjedten használt szerkezetvizsgálati módszer
jelenlétében lesz képes stabilizálódni! A szerkezeti és dinamikai alapjaiba, de a molekulák és kölcsönhatásaik varázslatos világába
vizsgálatok összevetése azt mutatja, hogy ez a kis százalékban is.
jelenlevő forma egy az alapállapotú fehérjénél nyitottabb
konformáció, amely az EFGH béta-szálakkal övezett régióban Tőke Orsolya
lehetővé teszi a ligandum bejutását a kötőüregbe (6b. ábra). A
ligandumkötésnek ezt a mechanizmusát konformációs
szelekciónak nevezzük, amely újabb kutatások szerint az egyik OLVASNIVALÓ
legelterjedtebb molekuláris felismerési mechanizmus a fehérjék 1. Rohonczy János: Az NMR spektroszkópia alapjai, http://
olimpia.chem.elte.hu/evek/2009/aktual/nmr1.pdf
működésében. 2. Malcolm Levitt: Spin Dynamics: Basics of Nuclear Magnetic
A fehérjék csak egy molekuláris rendszer a palettán, amely Resonance, Wiley, 2008
NMR spektroszkópiai módszerekkel jól tanulmányozható.

40 KÉMIAI PANORÁMA 30. SZÁM, 2025. ÉVFOLYAM