通过使用双突变循环估算工程表面静电相互作用对蛋白质稳定性的贡献

蛋白质表面电荷之间的库仑相互作用有助于稳定性。然而，通过蛋白质工程方法估算它们的重要性是困难的，因为一个离子对中一个残基的突变改变了许多相互作用的能量学，除了两个组成部分之间的库仑能量。我们通过引入一个包含野生型酶（Asp-12，Thr-16）、单突变体Thr----Arg-16和Asp----Ala-12，以及双突变体Asp----Ala-12，Thr----Arg-16的双突变循环，估算了在一个α-螺旋中两个带电残基（Asp-12和Arg-16）之间的相互作用能。单突变体自由能变化的叠加性由于库仑相互作用能而不是叠加。在高盐浓度下，能够屏蔽静电相互作用的环境下，叠加性得以恢复。假设该突变体中离子对的几何形状与来自Bacillus intermedius的高同源性核糖核酸酶binase中具有Asp-12和Arg-16的本征酶相同。该离子对不形成氢键盐桥，但电荷相隔5-6 Å。包含离子对Asp-12/Arg-16的突变barnase比野生型稳定0.5 kcal/mol，但增加的稳定性仅部分归因于静电相互作用。我们正式分析了如何使用双突变循环来测量成对相互作用的能量学。