Konformationeller Austausch eines Liganden in der Bindetasche eines Proteins auf der Mikrosekundenzeitskala

Abstract

AbstractDie experimentelle Erfassung möglicher interner Dynamik eines Liganden ohne Isotopenmarkierung im proteingebundenen Zustand ist grundsätzlich schwierig. Hohe Temperaturfaktoren aus Kristallstrukturen können statische Heterogenität nicht von Bewegung unterscheiden, zudem können für symmetrische Bewegungen selbst bei niedrigsten B‐Faktoren schnelle Bewegungen vorhanden sein. Hier zeigen wir die sowohl in Lösung als auch im Kristall experimentell beobachtete interne μs‐Dynamik eines nicht‐isotopenmarkierten Liganden, während dieser mit hoher Affinität an das Enzym humane Carboanhydrase II (hCAII) gebunden ist. Der sprunghafte Wechsel zwischen den Rotameren der Benzolgruppe des Liganden verursacht sowohl in Lösungs‐ als auch Festkörper NMR mit schneller Rotation um den magischen Winkel 1H R1ρ Relaxationsdispersion, für die mittels Molecular Dynamics (MD)‐Simulationen mechanistische Einblicke erhalten werden. Die experimentelle Erfassung von konformationellem Austausch in gebundenen Liganden in Lösung und im Festkörper könnte einem besseren Verständnis von Wirt‐Gast‐Interaktionen in Biologie und supramolekularer und medizinischer Chemie dienen.