温度和尿素对聚脯氨酸II构象偏好的相反影响

球状蛋白质的天然状态已通过X射线晶体学和核磁共振波谱以原子细节进行了研究，但对变性蛋白质的表征除了整体度量外仍然难以实现。已观察到变性蛋白质表现出无规线团聚合物的整体几何性质。然而，这并不排除可能存在非随机的、局部的构象偏好，这种偏好可能对蛋白质折叠和功能具有重要意义。事实上，圆二色（CD）光谱和其他方法已表明，变性状态含有相当大的对聚脯氨酸II（PII）构象的局部偏好。在此，我们开发了预测模型，以确定温度和化学变性剂尿素调节PII倾向的程度。与我们的预测模型一致，实验观察到PII倾向随温度升高而降低。相反，通过CD和等温滴定量热法测定，尿素似乎促进PII构象。重要的是，量热数据与一个模型定量一致，该模型基于溶剂可及表面积和实验测定的吉布斯转移自由能，预测PII螺旋相对于其他变性状态构象的稳定性。尿素促进PII构象的能力可归因于尿素与肽骨架的有利相互作用。因此，通过温度或共溶质扰动变性状态对局部PII构象偏好具有微妙但相反的影响。这些结果对蛋白质折叠以及结合球状或固有无序蛋白质中富含脯氨酸靶标的信号蛋白的功能具有意义。