Nature Chemistry:实验和机器学习揭示稳定蛋白质-多糖相互作用的立体电子效应

蛋白质-碳水化合物相互作用的能量学是许多生命过程的核心,目前尚无法预测地加以操纵。这主要是由于对水溶液中这些相互作用的焓和熵基础的不能完全定量理解。有鉴于此,美国斯克里普斯研究所的Jeffery W. Kelly等研究人员,用实验和机器学习揭示稳定蛋白质-多糖相互作用的立体电子效应。
本文要点
1)研究表明,在合作折叠蛋白质的背景下,立体电子效应有助于稳定蛋白质-N-聚糖相互作用。
2)对52个电子变化的N-糖蛋白折叠数据的双突变循环分析表明,焓-熵补偿依赖于相互作用侧链的电子。
3)使用量子力学计算和机器学习获得的线性和非线性模型解释了79%和97%的实验相互作用能量可变性,这是从相应模型的R2值推断出来的。
4)蛋白质-碳水化合物相互作用能与相互作用子结构的分子轨道能隙密切相关。这表明,立体电子效应必须给予比先前认为的更大的权重,以准确模拟N-聚糖和蛋白质之间的短程色散范德华相互作用。
参考文献:
Maziar S. Ardejani, et al. Stereoelectronic effects in stabilizing protein– N -glycan interactions revealed by experiment and machine learning. Nature Chemistry, 2021.
DOI:10.1038/s41557-021-00646-w
https://www.nature.com/articles/s41557-021-00646-w
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