Effects of Protein–Ligand Interactions on Hydrogen/Deuterium Exchange Kinetics: Canonical and Noncanonical Scenarios
Notice bibliographique
Résumé
Hydrogen/deuterium exchange (HDX) methods are widely used for monitoring protein-ligand interactions. This approach relies on the fact that ligand binding can modulate the extent of protein structural fluctuations that transiently disrupt hydrogen bonds and expose backbone amides to the solvent. It is commonly observed that ligand binding causes a reduction of HDX rates. This reduction can be restricted to elements adjacent to the binding site, but other regions can be affected as well. Qualitatively, ligand-induced HDX protection can be rationalized on the basis of two-state models that equate structural dynamics with global unfolding/refolding. Unfortunately, such models tend to be unrealistic because the dynamics of native proteins are dominated by subglobal transitions and local fluctuations. Ligand binding lowers the ground-state free energy. It is not obvious why this should necessarily be accompanied by a depletion of excited-state occupancies, which would be required for a reduction of HDX rates. Here, we propose a framework that implies that ligand binding can either slow or accelerate amide deuteration throughout the protein. These scenarios are referred to as "type 1" and "type 2", respectively. Evidence for type 1 binding is abundant in the literature, whereas the viability of type 2 interactions is less clear. Using HDX mass spectrometry (MS), we demonstrate that the oxygenation of hemoglobin (Hb) provides a dramatic example of a type 2 scenario. The observed behavior is consistent with cooperative T → R switching, where part of the intrinsic O2 binding energy is reinvested for destabilization of the ground state. This destabilization increases the Boltzmann occupancy of unfolded conformers, thereby enhancing HDX rates. Surprisingly, O2 binding to myoglobin (Mb) also induces elevated HDX rates. These Mb data reveal that type 2 behavior is not limited to cooperative multisubunit systems. Although enhanced protection from deuteration is widely considered to be a hallmark of protein-ligand interactions, this work establishes that an overall deuteration increase also represents a viable outcome. HDX-based ligand screening assays, therefore, have to allow for canonical as well as noncanonical effects.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».