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Impact of Cellular Crowding on Protein Structural Dynamics Investigated by EPR Spectroscopy
Chemical Reviews ( IF 51.4 ) Pub Date : 2024-08-30 , DOI: 10.1021/acs.chemrev.3c00951 Annalisa Pierro 1 , Alessio Bonucci 2 , Axel Magalon 3 , Valérie Belle 2 , Elisabetta Mileo 2
Chemical Reviews ( IF 51.4 ) Pub Date : 2024-08-30 , DOI: 10.1021/acs.chemrev.3c00951 Annalisa Pierro 1 , Alessio Bonucci 2 , Axel Magalon 3 , Valérie Belle 2 , Elisabetta Mileo 2
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The study of how the intracellular medium influences protein structural dynamics and protein–protein interactions is a captivating area of research for scientists aiming to comprehend biomolecules in their native environment. As the cellular environment can hardly be reproduced in vitro, direct investigation of biomolecules within cells has attracted growing interest in the past two decades. Among magnetic resonances, site-directed spin labeling coupled to electron paramagnetic resonance spectroscopy (SDSL-EPR) has emerged as a powerful tool for studying the structural properties of biomolecules directly in cells. Since the first in-cell EPR experiment was reported in 2010, substantial progress has been made, and this Review provides a detailed overview of the developments and applications of this spectroscopic technique. The strategies available for preparing a cellular sample and the EPR methods that can be applied to cells will be discussed. The array of spin labels available, along with their strengths and weaknesses in cellular contexts, will also be described. Several examples will illustrate how in-cell EPR can be applied to different biological systems and how the cellular environment affects the structural and dynamic properties of different proteins. Lastly, the Review will focus on the future developments expected to expand the capabilities of this promising technique.
中文翻译：
EPR 光谱研究细胞拥挤对蛋白质结构动力学的影响
对于旨在理解天然环境中的生物分子的科学家来说，细胞内介质如何影响蛋白质结构动力学和蛋白质-蛋白质相互作用的研究是一个令人着迷的研究领域。由于细胞环境很难在体外复制，因此在过去的二十年里，对细胞内生物分子的直接研究引起了越来越多的兴趣。在磁共振中，与电子顺磁共振波谱耦合的定点自旋标记（SDSL-EPR）已成为直接研究细胞中生物分子结构特性的有力工具。自2010年报道第一个细胞内EPR实验以来，已经取得了实质性进展，本综述详细概述了这种光谱技术的发展和应用。将讨论可用于制备细胞样品的策略以及可应用于细胞的 EPR 方法。还将描述可用的自旋标记的阵列，以及它们在细胞环境中的优点和缺点。几个例子将说明细胞内EPR 如何应用于不同的生物系统以及细胞环境如何影响不同蛋白质的结构和动态特性。最后，本次审查将重点关注未来的发展，预计将扩大这一有前途的技术的能力。
更新日期：2024-08-30
中文翻译：
EPR 光谱研究细胞拥挤对蛋白质结构动力学的影响
对于旨在理解天然环境中的生物分子的科学家来说，细胞内介质如何影响蛋白质结构动力学和蛋白质-蛋白质相互作用的研究是一个令人着迷的研究领域。由于细胞环境很难在体外复制，因此在过去的二十年里，对细胞内生物分子的直接研究引起了越来越多的兴趣。在磁共振中，与电子顺磁共振波谱耦合的定点自旋标记（SDSL-EPR）已成为直接研究细胞中生物分子结构特性的有力工具。自2010年报道第一个细胞内EPR实验以来，已经取得了实质性进展，本综述详细概述了这种光谱技术的发展和应用。将讨论可用于制备细胞样品的策略以及可应用于细胞的 EPR 方法。还将描述可用的自旋标记的阵列，以及它们在细胞环境中的优点和缺点。几个例子将说明细胞内EPR 如何应用于不同的生物系统以及细胞环境如何影响不同蛋白质的结构和动态特性。最后，本次审查将重点关注未来的发展，预计将扩大这一有前途的技术的能力。
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