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n→π* Interactions Modulate the Properties of Cysteine Residues and Disulfide Bonds in Proteins

机译:n→π*相互作用调节蛋白质中半胱氨酸残基和二硫键的性质

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摘要

Noncovalent interactions are ubiquitous in biology, taking on roles that include stabilizing the conformation of and assembling biomolecules, and providing an optimal environment for enzymatic catalysis. Here, we describe a noncovalent interaction that engages the sulfur atoms of cysteine residues and disulfide bonds in proteins-their donation of electron density into an antibonding orbital of proximal amide carbonyl groups. This n -pi* interaction tunes the reactivity of the CXXC motif, which is the critical feature of thioredoxin and other enzymes involved in redox homeostasis. In particular, an n -pi* interaction lowers the pK(a) value of the N-terminal cysteine residue of the motif, which is the nucleophile that initiates catalysis. In addition, the interplay between disulfide n -pi* interactions and C5 hydrogen bonds leads to hyperstable beta-strands. Finally, n -pi* interactions stabilize vicinal disulfide bonds, which are naturally diverse in function. These previously unappreciated n -pi* interactions are strong and underlie the ability of cysteine residues and disulfide bonds to engage in the structure and function of proteins.
机译:非共价相互作用在生物学中是普遍存在的,其作用包括稳定生物分子的构象和组装,并为酶催化提供最佳环境。在这里,我们描述了一种非共价相互作用,它参与了蛋白质中半胱氨酸残基的硫原子和二硫键的结合-将电子密度提供给近端酰胺羰基的反键轨道。这种n-> pi *相互作用可调节CXXC基序的反应性,这是硫氧还蛋白和其他参与氧化还原稳态的酶的关键特征。特别地,n→pi *相互作用降低了基序的N端半胱氨酸残基的pK(a)值,该基团是引发催化作用的亲核试剂。此外,二硫键n-> pi *相互作用与C5氢键之间的相互作用会导致β链超稳定。最后,n-> pi *相互作用可稳定邻位二硫键,后者的功能自然不同。这些以前未被认识的n-> pi *相互作用很强,并且是半胱氨酸残基和二硫键参与蛋白质结构和功能的能力的基础。

著录项

  • 来源
    《Journal of the American Chemical Society》 |2018年第50期|17606-17611|共6页
  • 作者单位

    MIT, Dept Chem, Cambridge, MA 02139 USA;

    MIT, Dept Chem, Cambridge, MA 02139 USA;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

  • 入库时间 2022-08-18 04:09:36

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