Ras家族的GTPases;蛋白质相互作用;蛋白质x射线晶体学;蛋白质表面的溶剂映射基于结构的配体发现

马托斯实验室的研究重点是理解控制大分子复合物的识别、组装和功能的规则。很明显，大分子相互作用对于任何细胞过程的正常功能、调节和特异性都是至关重要的，例如信号、运输和复制。我们对蛋白质-蛋白质相互作用特别感兴趣，这种相互作用允许这些组合以特定的方式形成。我们还对小配体如何能够调节或干扰这些相互作用感兴趣。

本实验室研究的生物系统涉及一组GTPases Ras超家族的密切相关成员。这些GTPases参与的蛋白-蛋白相互作用介导信号转导途径，导致多种和高度特异性的生物学结果，包括控制细胞增殖、细胞运动性、蛋白质跨核膜运输等。Ras及其家族成员通常具有无序的活性位点，这解释了这些酶在溶液中测量的GTP水解速率本质上较慢。活性位点在其调控和与传播信号的效应蛋白的相互作用中都受到蛋白质结合伙伴的调节。此外，本课题组最近发现了一种变构机制，即配体在远端变构位点的结合使Ras中的活性位点有序，这为本征水解反应提供了一种新的机制。我们正在积极研究这一机制，变构开关的组成部分，以及它在各种突变体中是如何受损的。

Mattos实验室还从事蛋白质结合位点的研究，以及蛋白质配体相互作用位点与水分子结合位点的性质差异。我们致力于开发研究溶剂及其在蛋白质表面上的功能作用的方法。MSCS方法是一种基于x射线晶体学的强大工具。它涉及使用有机溶剂和小溶质作为蛋白质表面的分子探针，以定位和描述蛋白质-蛋白质或蛋白质-配体相互作用的位点。通常，该方法包括在水溶液母液中生长目标蛋白的晶体，并将该晶体与gluter醛交联。这使得晶体一旦转移到有机溶剂/水混合物中就不太可能溶解。通常，浸泡溶液中至少含有50%体积的有机溶剂，如二甲基甲酰胺、三氟乙醇、异丙醇、环戊醇等。得到了大约10种蛋白质的晶体结构，每一种都在溶剂条件下，并对模型进行叠加分析。值得注意的是，有机溶剂分子主要在结合位点上取代水分子。因此，重叠的结构揭示了蛋白质结合袋内热点处的有机溶剂簇。 Most recently we developed the program entitled Detection of Related Solvent Positions (DroP) for the analysis of crystallographic water molecules and other solvents across several structures of the same or related proteins. It is also the primary analysis tool for MSCS data sets. The method takes into account space group symmetries, raking of water conservation among a set of structures, and renumbering of water molecules according to the rank so that a water molecule at a given protein binding site has the same number in all structures. Use of DRoP allows for a more straight-forward correlation between structure and function of solvents on protein surfaces.

我们实验室使用的工具包括蛋白质晶体学、计算生物物理学、分子生物学和生物化学。此外，我们与细胞生物学家合作，将我们的结构生物学工作与在细胞环境中获得的结果联系起来。