L'attachement covalent de colorants influence la dynamique et les propriétés conformationnelles des peptides flexibles

Les techniques de spectroscopie de fluorescence comme le transfert d'énergie par résonance de Förster (FRET) et la spectroscopie de corrélation de fluorescence (FCS) sont devenues des outils importants pour l'investigation in vitro et in vivo des dynamiques conformationnelles dans les biomolécules. Ces méthodes reposent sur l'extinction dépendante de la distance du signal de fluorescence d'un fluorophore donneur soit par un fluorophore accepteur fluorescent (FRET) soit par un quenchers non fluorescent, comme utilisé dans FCS avec un transfert d'électrons induit par la lumière (PET). L'attachement de fluorophores à la molécule d'intérêt peut potentiellement modifier les propriétés moléculaires et peut affecter les états conformationnels et dynamiques pertinents, en particulier des biomolécules flexibles comme les protéines intrinsèquement désordonnées (IDP). En utilisant le peptide S intrinsèquement désordonné comme système modèle, nous étudions l'impact de l'étiquetage en fluorescence terminale sur les propriétés moléculaires. Nous réalisons des simulations de dynamique moléculaire étendues sur le peptide étiqueté et non étiqueté et comparons les résultats avec des mesures PET-FCS in vitro. Les échelles de temps expérimentales et simulées des fluctuations bout à bout étaient en excellent accord. La comparaison entre les simulations avec et sans étiquettes révèle que l'interaction de empilement π entre les étiquettes de fluorophore piège la conformation du peptide S dans un état dominant unique, tandis que le peptide non étiqueté subit des réarrangements conformationnels continus. De plus, nous trouvons que le taux de transition du peptide S de l'état ouvert à l'état fermé est diminué d'au moins un ordre de grandeur par l'attachement du fluorophore. Notre approche combinant méthodes expérimentales et in silico fournit une référence pour les simulations et révèle l'effet significatif que l'étiquetage fluorescent peut avoir sur la dynamique conformationnelle de petites biomolécules, au moins pour des peptides courts intrinsèquement flexibles. Le protocole présenté est non seulement utile pour comparer les expériences PET-FCS avec les résultats des simulations, mais fournit une stratégie pour minimiser l'influence sur les propriétés moléculaires lors du choix des positions d'étiquetage pour des expériences de fluorescence.