IMAGINE仪器：第一个中子蛋白质结构和中子大分子晶体学的新功能

背景：GTP核苷酸与RAS结合时被认为是完全脱质子化的。结果：与GTP类似物GppNHp结合的RAS的中子晶体结构显示质子化磷酸。结论：RAS活性位点显著增加了核苷酸的pK a。意义：这项工作为GTP水解机制提供了见解，并对小GTP酶的超家族产生了影响。

MTAN（5′-甲基硫腺苷核苷酶）催化多种含腺苷代谢物的N-核苷键水解。幽门螺杆菌MTAN（HpMTAN）在替代甲萘醌生物合成途径的第二步水解6-氨基-6-脱氧呋他嗪。腺嘌呤部分的底物结合几乎完全由氢键介导，所提出的催化机制需要多次质子转移事件。特别令人感兴趣的是残基D198的质子化状态，它具有高于8的pK a，并作为一种普通酸来启动酶反应。本研究中，我们提出了野生型HpMTAN与S-腺苷同型半胱氨酸（SAH）、福霉素A（FMA）和（3R，4S）-4-（4-氯苯基硫甲基）-1-[（9-脱氮腺苷-9-基）甲基]-3-羟基吡咯烷（p-ClPh-Thio-DADMe-ImmA）共晶的三种核定义中子/X射线晶体结构以及与SAH共结晶的非活性变体（HpMTAN-D198N）的一个中子/X射线晶体结构。这些结果支持了D198 pKa通过与具有非常规氢键几何结构的腺嘌呤部分的N7原子意外共享质子而升高的机制。此外，中子结构还突出了促进过渡态稳定的活性位点特征，以及这些相互作用中的微小变化，这些变化导致DADMe-ImmA和ImmA类似物之间的结合亲和力相差100倍。中子衍射|酶机制|质子转移|核苷酶|幽门螺杆菌

蛋白质晶体的中子散射已被成功地用于确定蛋白质结构。当与大晶体样品或适用于氘化等技术的样品一起使用时，此技术可获得最佳效果。在蛋白质结构的中子衍射研究中，对于微小或精细的蛋白质晶体，样品极化被认为是一种大大提高信噪比的方法。氢中子散射截面的强极化依赖性将允许我们使用动态核极化来大幅减少从蛋白质晶体衍射获得可靠数据所需的时间，并实现目前不可能的蛋白质结构测量。我们在橡树岭建造了一个新的冷冻自旋靶，用于在高通量同位素反应堆的IMAGINE光束线上极化单蛋白晶体。该目标将针对非常小的样本进行优化，并且主要由“非现成”的商业项目构建。