动态中间态限制了不连续双结构域蛋白的折叠速率
生物物理
2022-02-08 v2 生物大分子
摘要
蛋白质折叠是细胞内绝大多数蛋白质在核糖体合成后不可或缺的过程。大多数体外蛋白质折叠研究集中于单结构域蛋白。因此，理解多结构域蛋白的折叠过程十分重要，尤其当结构域不连续时。我们选用麦芽糖结合蛋白(MBP)作为模型系统。特别地，我们研究了一种折叠缓慢的MBP突变体。在此，我们利用双色和三色单分子Foerster共振能量转移(smFRET)实验，研究DM-MBP两个结构域的重新折叠及结构域间的相互作用。初始对N端结构域(NTD)的双色smFRET测量揭示了折叠中间态的存在。在监测C端结构域(CTD)及NTD-CTD(N-C)界面的测量中观察到相同的折叠中间态。该重新折叠中间态在亚毫秒时间尺度上是动态的。对潜在动态互变的定量分析表明，由熵垒造成的NTD折叠延迟是DM-MBP缓慢折叠的主要原因。此外，CTD在NTD完成折叠后折叠。利用三色smFRET，我们能够在同一蛋白中显示NTD先折叠、CTD后折叠。对野生型及DM-MBP温度诱导去折叠的分子动力学模拟鉴定出NTD中一个富含疏水残基的折叠核，并解释了两个突变为何减缓折叠动力学。在细菌Hsp60伴侣素系统GroEL/ES存在下，我们观察到DM-MBP在伴侣素腔内是动态的，但伴侣素限制了底物的构象空间。因此，限域有助于DM-MBP克服熵垒。该研究报道了具有不连续排布的双结构域之间蛋白质折叠的精细调控与相互依赖。
引用
@article{arxiv.2112.08838,
title = {A dynamic intermediate state limits the folding rate of a discontinuous two-domain protein},
author = {Ganesh Agam and Anders Barth and Don C. Lamb},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.08838},
year = {2022}
}