nanoDSF技术助力蛋白结晶的研究

https://doi.org/10.1038/s41467-023-35915-4

非特异性磷脂酶C (NPC) 是植物特有的一类磷脂酶。尽管对NPCs的研究揭示了其在植物生长发育中的基本作用，但相比于其它磷脂酶（A1/A2/D/PI-PLC）水解底物的分子机制研究，NPCs是迄今为止唯一一类尚未被阐明的磷脂酶。湖北洪山实验室、作物遗传改良全国重点实验室蛋白质科学研究团队联合油菜团队的研究成果解析研究了NPC4的晶体结构和工作机制，为真核生物磷脂水解酶家族的分子机制提供了新见解。

研究中获得了NPC4^1-415和NPC4^1-496 两组结晶，对比结晶结果，发现NPC4^1-415没有磷酸化，且CTD结构域没有观察到电子密度。SDS-PAGE结果显示，蛋白在结晶过程中被部分降解，可能导致晶体中缺少CTD结构域。对比结晶条件发现NPC4^1-415的结晶中不存在KH₂PO₄，同时KH₂PO₄不影响NPC4活性。因此，作者推测KH₂PO₄可能会增强NPC4的稳定性。NPC4为膜蛋白，一般膜蛋白的表达和纯化得率均比较低，因此需要使用蛋白消耗量少的热稳定分析技术以最大程度的节约膜蛋白样品。nanoDSF技术样品检测浓度可低至5ug/ml，10μl，大大节约蛋白样品。

研究人员利用nanoDSF技术检测了KH₂PO₄对NPC蛋白热稳定性的影响，每个条件仅需5.6ug NPC4蛋白样品。加入KH₂PO₄后，Tm值从51.1℃提高到55.3℃，表明NPC4在KH₂PO₄存在下更稳定，也解释了缺少KH2PO4时蛋白降解的原因。

图示：KH₂PO₄提高NPC4^1-496 稳定性：nanoDSF结果显示，NPC4^1-496 Tm为51.1℃；在有50mM KH₂PO₄ 存在下提高到55.3℃

https://doi.org/10.1038/s41598-023-41616-1

水通道蛋白2（APQ2）调控水的重吸收进而调控机体的水代谢平衡。AQP2基因的点突变可能导致肾性尿崩症(NDI)。为了进一步了解AQP2突变导致NDI的分子机制，作者通过对三种AQP2突变体(T125M、T126M和A147T)进行结晶，以了解突变AQP2的结构和功能关系，为NDI背后的机制提供了分子见解。

为了提前了解突变对AQP2蛋白稳定性以及其对后续结晶的影响，研究人员使用nanoDSF技术比较了三种突变体的热稳定性差异。需要注意的是AQP2同样为膜蛋白，其储存溶液中含有去垢剂OGNG等成分，而nanoDSF技术是基于蛋白的内源荧光进行Tm检测，对去垢剂等兼容，无需优化检测条件，可快速获得重复性高的Tm结果。nanoDSF结果显示所有的热变性曲线显示出相似的形状。然而，Tm和Tonset在不同突变体之间存在差异。野生型AQP2的稳定性最高，其次为T126M和T125M， A147T的热稳定性最低。

接下来，作者对AQP2以及其突变体进行结晶。在与野生型AQP2相同的条件下，只有T125M和T126M产生了足以用于结构测定质量的晶体，与野生型AQP2的结构高度相似。T126M晶体的衍射分辨率最高，为(~ 3-3.3 Å)，其次是T125M (~ 3.7-4 Å)。A147T晶体质量最低，衍射x射线约为5-7 Å。结晶结果与三种蛋白质结构的热稳定性非常一致，即蛋白质的热稳定性降低可能会降低其成功结晶的能力[2][3]。

在上述两篇文献中，作者使用nanoDSF技术检测了膜蛋白在不同缓冲条件或者突变体的热稳定性，并且均可与后续的结晶结果对应。nanoDSF对缓冲溶液兼容，如去垢剂，无需额外优化条件，仅需非常少量的样品，即可快速完成Tm检测。明星产品PR Panta更是整合了4大检测模块（DLS、SLS、Backreflection和nanoDSF），仅需一份样品即可获得多种参数，更清楚了解结晶前样品情况，挑选最佳条件蛋白或条件进行结晶。

PR Panta蛋白稳定性分析仪

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