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.2011年4月12日；108(15):6115-20.
doi:10.1073/pnas.1103027108。 Epub 2011年3月28日。

通过2D红外光谱探测M2质子通道中的潮汐波动

阿扬吉特·高什 1, 玉秋, 威廉·F·德格雷多, 罗宾·M·霍克斯特拉瑟
附属公司

通过2D红外光谱探测M2质子通道中的潮汐波动

阿扬吉特·高什等。 美国国家科学院程序. .

摘要

甲型流感病毒的M2质子通道通过一个由水和质子传感器His37组成的狭窄水孔，在膜上传输质子。在膜中心附近，水团簇由Gly34和His37的羰基稳定，其性质受His37质子化的调节。在低pH值（5-6）下，M2传导质子，该区域在微秒到秒的时间尺度上经历交换过程。在这里，我们使用2D IR来检查G34的瞬时构象分布和水合作用，以及在飞秒到皮秒时间尺度上系综的演化。根据2D IR的测量，通道水具有强烈的pH依赖性，2D IR允许记录（13）C=（18）O Gly34探针的振动频率自相关函数。在pH值为8时，通道内质子的进出非常缓慢，羰基似乎采用单一构象/环境。高氢构象体在Gly34附近不显示光谱动力学，通道中的水必须形成相对刚性的类冰结构。相比之下，在pH 6.2下可以看到G34的两种振动形式，这两种形式都与高pH形式不相同。在这些低pH形式中的至少一种中，探针浸入一个流动性很强的块状水环境中，相关时间约为1.3ps，pH 6.2。因此，在低pH值下，His37的质子化使液态水分子流入Gly34附近。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数字

图1。
图1。
X射线晶体学实验中M2通道和相关水簇的结构（蛋白质数据库ID 3LBW）。为了清晰起见，只显示了两条螺旋线。水氧以紫色显示，Gly34残基以绿色显示，酰胺氧以红色显示。His37残基以浅蓝色显示，环状氮素(N个δ和N个ε)以深蓝色显示。羰基氧和附近的水氧通过黑线连接。
图2。
图2。
标记和未标记M2TM的二维红外和线性FTIR光谱。(A类和C类)pH 6.2和pH 8下未标记M2TM的二维红外光谱。(B类和D类)M2TM与C的二维红外光谱13=O18分别在pH 6.2和pH 8下标记Gly34。虚线矩形表示C13=O18同位素过渡区。(E类和F类)在pH 6.2和pH 8下，未标记和标记M2TM的线性FTIR光谱。
图3。
图3。
pH值6.2下三个等待时间的二维红外光谱(左侧)和pH值8(赖特). 对于每套(A类–C类)，同位素标记区域在等待时间0、1和3ps时的2D IR光谱。斜坡用黑线表示。相应的对角线轨迹绘制于D类–F类.
图4。
图4。
反向斜率vs。T型适用于pH值为6.2（蓝色圆圈）和pH值为8（黑色圆圈）的M2TM G34*。pH值6.2数据的拟合以虚线表示。
图5。
图5。
2D IR显示M2的功能模型。蛋白质数据库结构2RLF和3C9J分别用于表示闭合和开放状态。残基Gly34、His37和Trp41分别以红色、蓝色和绿色显示。
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