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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 生物医药区 » 生物科学 » 请教：结构生物学的研究手段NMR和单晶衍射方法哪个更可靠？
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lasteye

金虫 (小有名气)

[求助] 请教：结构生物学的研究手段NMR和单晶衍射方法哪个更可靠？

本人是做药化的，在阅读文献的过程中发现，抗癌药物epothilone A核磁共振和单晶衍射得到的微管蛋白结合构象不一致，文献见附件。就目前epothilone的构效关系研究数据来看，NMR模型更可靠一些。

我想请教一下做结构生物学的专家，这两种实验手段得到的同一个小分子的结合构象为何会出现这样大的差别？难道现在广泛采用的NMR和单晶衍射解析手段得到的结构不见得完全可靠？谢谢！

NMR：
Teresa Carlomagno, et al. The High-Resolution Solution Structure of Epothilone
ABound to Tubulin: An Understanding of the Structure–Activity Relationships for a Powerful Class of Antitumor Agents. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 2511-2515.

单晶衍射：
James H. Nettles, et al. The Binding Mode of Epothilone A on α,ß-Tubulin by Electron Crystallography. Science, 2004, 305, 866-869.[ Last edited by lasteye on 2011-8-3 at 12:57 ]
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1楼2011-08-03 11:50:49
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lasteye

金虫 (小有名气)
引用回帖:
2楼: Originally posted by whb8161 at 2011-08-04 10:11:47:
据施一公说历史上NMR结构和X-ray结构不一样的时候，所有的例子都是X-ray的结构是正确的，具体的例子没考证过

在这个例子里面，似乎NMR结构更可靠一些，X-Ray结构有难以解释的构效关系数据，而且NMR结构和自由状态时的构象相近，X-Ray结构则和自由状态结构相差很大。另外，1PKF和1Q5D是epothilone类化合物和细胞色素p450代谢酶结合的晶体复合物，其中epothilone的构象和NMR得到微管结合构象相近，和X-Ray模型差别很大。
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3楼2011-08-04 11:21:01
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lasteye

金虫 (小有名气)
★ ★
adslye(金币+2): 鼓励交流！祝顺利！ 2011-08-05 19:15:45
引用回帖:
4楼: Originally posted by brightfuture01 at 2011-08-04 12:29:52:
我觉得同一个蛋白用两种不同的方法解析出来不同的构象是非常有可能的，X-ray 晶体衍射依赖于获得可衍射的晶体，而晶体的生长所需要的溶液以及沉淀剂和NRM时蛋白所处的溶液大有区别。蛋白在不同的buffer中构象难免 ...

我这个例子讨论的是与大分子（微管蛋白）结合的小分子（epothilone）的构象。如果epothilone只有一种活性构象，那么不同的实验条件得到不同的模型总有一个不可靠，或者都不可靠。
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5楼2011-08-04 13:16:47
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lasteye

金虫 (小有名气)
引用回帖:
6楼: Originally posted by whb8161 at 2011-08-04 13:45:55:
我浏览了一下你的参考文献，那篇Science的文章用的是Electron Crystallography而不是X-ray Crystallography，拿到的分辨率不如NMR的高，因此是可能出错的。如果是X-ray的话应该是可靠的。

哦，这个我不懂，多谢指教。
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7楼2011-08-04 15:53:51
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lasteye

金虫 (小有名气)
★ ★
adslye(金币+2): 鼓励交流~的确我们化学和生物的可以多讨论讨论~ 2011-08-05 19:16:20
不过现在也不能说EC模型就是错的，毕竟也能解释大部分的构效关系数据，后续也有一些文章讨论过这两个模型，都没有定论。这么多年了，epothilone的活性构象仍然没有解决，似乎没有结构生物学家感兴趣，我们这些做药化的就只能盲人摸象一样做结构修饰。
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11楼2011-08-04 18:28:38
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lasteye

金虫 (小有名气)
★ ★ ★
adslye(金币+3): 继续深入吧！~祝顺利！ 2011-08-05 19:17:46
引用回帖:
14楼: Originally posted by whb8161 at 2011-08-05 13:06:00:
EC模型蛋白质的主链结构是没问题的，但是侧链的具体构象在2.8A是确定不了的，然而与底物的结合位点往往涉及到底物和侧链形成的弱次级键，因此这篇文章epithilone的结合pocket的正确构象是没有解决的，但是从主链 ...

请教一下：EC方法得出的小分子构象可靠吗？为什么EC模型得到的小分子构象和NMR得到的差别这么大？而且和小分子自由状态时的构象差别也很大。通常情况下药物分子在自由状态时的最低能量构象和结合构象相差不会太大，我看有文章提到一般情况下这两种构象能量差别不超过5KJ/mol。
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15楼2011-08-05 13:13:30
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lasteye

金虫 (小有名气)
★ ★ ★
adslye(金币+3): 第一句话太牛了，science被虫子质疑了！祝你实验顺利！呵呵！ 2011-08-05 19:19:34
引用回帖:
17楼: Originally posted by whb8161 at 2011-08-05 13:53:16:
你说的没错，通常情况下药物分子在自由状态时的最低能量构象和结合构象相差不会太大，这篇文章的EC结构可能是将EC的数据通过NMR的主链结构拟合而来的，因此不太准确，你看Fig.1的空间填充图，药物和蛋白结合的位 ...

听你这么一说，这篇Science文章还真是不太可靠，一直怀疑EC模型有问题，不过我又说不出所以然来。非常感谢你的帮助，看来还是选用NMR模型做药物设计较好，不过NMR只给出了小分子的构象，没有周围的残基分布，参考价值有限，难啊。
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18楼2011-08-05 17:14:55
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