中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心坐落于安徽省合肥市风景秀丽的科学岛，2008年4月30日经中国科学院批准成立，依托中国科学院合肥物质科学研究院管理（科发人教字〔2008〕133号），其前身是2005年12月20日成立的“合肥强磁场科学技术研究中心”。中心目标：发展强磁... 更多简介 +
稳态强磁场实验装置（Steady High Magnetic Field Facility，简称SHMFF）是国家发改委支持的“十一五”国家重大科技基础设施。SHMFF法人单位是中国科学院合肥物质科学研究院，共建单位是中国科学技术大学。各项任务以中国科学院强磁场科学中心为依托完成... 更多简介 +
近日，稳态强磁场实验装置（SHMFF）用户中国科学技术大学生命科学与医学部黄成栋教授等团队，借助SHMFF所属超导磁体SM3及配套850MHz液体核磁共振(NMR)波谱仪，首次揭示蛋白质中的固有无序区域（IDR）无需与功能结构域直接接触，即可通过调控构象熵，远程实现对蛋白活性的“开关”控制，打破了“必须接触或发生结构变化才能调控”的传统认知，为新型分子开关的设计提供了全新思路。该研究以“Remote On-Off Switching of Protein Activity by Intrinsically Disordered Region”为题发表于《自然-结构与分子生物学》(Nature Structural & Molecular Biology)，并同步以题“How protein disorder turns internal dynamics into a long-range regulatory switch”在Nature Structural & Molecular Biology发表Research Briefing专题解读。
蛋白质的IDR广泛存在，却常因“缺乏稳定结构”而被视作“无用尾巴”。本研究以分子伴侣Sgt2为模型，通过高分辨率NMR和生化主要研究手段研究表明，Sgt2的自抑制作用与蛋白的中间结构域无关，而是由IDR特定的氨基酸序列决定 （图1）；只要改变IDR的序列，这种自抑制效果就会消失。由此表明，IDR区域本身很可能是决定蛋白功能的核心元件，而非“进化残留”。
图1. Sgt2的自抑制作用由C端IDR的特定序列决定，且不依赖中间结构域或其他蛋白片段
与经典的“构象变化”模型不同，该研究证实，Sgt2蛋白的自抑制和解锁过程完全建立在内部动力学变化（即构象熵）的调节上。IDR存在时，分子整体处于高度动态、低序参数（高熵）状态，功能域被“锁定”；而IDR被切除或底物结合后，分子变得刚性，活性被“解锁” （图2）。这揭示了“动态熵信号”作为蛋白远程调控的新范式，有望推广到更多蛋白系统中。
图2. Sgt2的IDR通过调控分子构象熵，实现了无需直接接触的远程自抑制和激活机制，从而动态切换蛋白的结合能力
该工作也充分展现了液体NMR技术在解析蛋白动态与功能关系上的独特优势。这一发现不仅拓展了蛋白质调控机制的认知，更为未来开发高效、可控的新型蛋白分子开关提供了理论基础。
中国科学技术大学博士生季拓为论文第一作者；黄成栋、王育才、王朝教授为共同通讯作者。该项研究工作得到科技部、国家自然科学基金委员会、无膜细胞器与细胞动力学教育部重点实验室、合肥综合性国家科学中心大健康研究院等机构资助。
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