通过NMR化学位移的协方差分析描绘变构学

变构是一种生物调节的基本机制。长程变构扰动末端的氨基酸残基通常通过比较分析apo状态和效应物结合状态的结构和动力学来识别。然而，介导变构信号在末端之间传播的相互作用网络往往仍然难以捉摸。我们在此展示，通过一组共价修饰的变构效应物（即激动剂和拮抗剂）引起的NMR化学位移变化的协方差分析揭示了耦合残基的扩展网络。出乎意料的是，这些网络不仅覆盖着受效应物依赖的结构变化的位点，还包括受动态驱动的变构控制的区域。在这些区域，变构信号主要通过动态而非结构调制传播，导致细微但高度相关的化学位移变化。所提出的化学位移协方差分析（CHESCA）基于聚合聚类（AC）和奇异值分解（SVD）的组合来识别残基间的相关性。AC生成定义耦合残基功能簇的树状图，而SVD生成评分图，提供残基特异性的结合和变构贡献的剖析。CHESCA方法通过应用于cAMP直接激活的交换蛋白的cAMP结合域（EPAC）进行了验证，CHESCA结果与EPAC激活的独立突变数据完全一致。总体而言，CHESCA是一种广泛适用的方法，利用选定的效应物类库定量解码嵌入在化学位移变化中的结合和变构信息。