新FRET技术可观测蛋白质的结构变化

美国华盛顿大学的研究者宣称开发了一种新的荧光共振能量转移（Fluorescent  Resonance  Energy  Transfer，FRET）技术。在这种技术的帮助下，可以观察到变构蛋白在原子尺度上的结构变化。

  

FRET技术是一种有效地测定分子间距离或者分子直径的分析手段。FRET的效率与供体和受体分子间距离的六次方成反比，所以其对距离变化非常敏感。然而，正因为这种距离的极端敏感性，FRET技术的有效距离测定范围仅分布在临界距离R0（能量转移效率为50%的距离）的附近。传统的FRET技术临界距离过长，供体和受体分子过大，致使其在研究蛋白质分子内的短距离变化时遇到很多困难。另外，FRET的结果还需依靠荧光生色团的相对定位，这也加大了对其结果解释时的难度。

  

新开发的FRET技术主要基于两个新的发现：第一，有色的过渡金属离子Ni2+和Cu2+，其吸收光谱和一些荧光染料分子的发射光谱重叠，可以构成一个受供体分子对；第二，通过将两个精氨酸分子连接到蛋白质的α螺旋上，可以在尽可能不影响其骨架的情况下，在蛋白质上加入一个金属离子绑定位点。

  

这种被称为过渡金属离子FRET的新技术，解决了传统FRET技术的多个不足。它具有更短的临界距离，可以测量到蛋白质很微小的结构变化。新的FRET技术，分别使用小荧光染料分子和金属镍的离子Ni2+作为供体和受体，在一定程度上解决了FRET技术对定位依赖的问题。与核磁共振技术、电子核磁共振技术和结晶学手段不同的是，过渡金属离子FRET技术理论上可以用于任何大小的蛋白质分子，甚至活细胞膜蛋白的胞外结构域上。

  

研究人员利用过渡金属离子FRET技术以及X射线晶体分析技术，测量了一种叫做HCN2的动物离子通道在配合基团变化时的结构变化，并由此建立了一个理论模型。

  

参考文献：

  

Nature  Method,  doi:10.1038/nmeth.1341